8.1 Atomic and physical properties of first row transition elements
Unit ini mentakrifkan unsur peralihan (transition element) dan menerangkan sifat atom dan fizik unsur peralihan baris pertama berbanding kalsium.
SP 8.1.1Define transition element;
Huraian SPApa yang perlu dikuasai
Untuk guru: kata tugas Define (Mentakrifkan)
Calon perlu memberi takrif tepat unsur peralihan dan menggunakannya untuk menentukan sama ada sesuatu unsur blok-d baris pertama ialah unsur peralihan.
- IsiTakrifHuraian
Unsur peralihan ialah unsur blok-d yang membentuk sekurang-kurangnya satu ion stabil dengan subpetala d yang separuh terisi (tidak lengkap).
ContohFe membentuk Fe²⁺ (3d⁶) dan Fe³⁺ (3d⁵), maka Fe ialah unsur peralihan.
- IsiMenguji takrifHuraian
Semak konfigurasi ion stabil unsur itu. Jika semua ionnya 3d⁰ atau 3d¹⁰, unsur itu blok-d tetapi bukan unsur peralihan.
ContohSc³⁺ ialah 3d⁰ dan Zn²⁺ ialah 3d¹⁰, maka Sc dan Zn bukan unsur peralihan; Cu²⁺ ialah 3d⁹, maka Cu unsur peralihan.
NotaTakrif unsur peralihan
Unsur peralihan ialah unsur blok-d yang membentuk sekurang-kurangnya satu ion stabil dengan subpetala d yang separuh terisi (partially filled d subshell). Baris pertama: Ti hingga Cu. Skandium (Sc³⁺: 3d⁰) dan zink (Zn²⁺: 3d¹⁰) ialah unsur blok-d tetapi bukan unsur peralihan.
Peta pokokUnsur blok-d baris pertama
- Ti, V, Cr, Mn
- Fe, Co, Ni, Cu (Cu²⁺: 3d⁹)
- Sc: hanya Sc³⁺ (3d⁰)
- Zn: hanya Zn²⁺ (3d¹⁰)
SP 8.1.2Explain the similarities in atomic radii and first ionisation energies;
Huraian SPApa yang perlu dikuasai
Untuk guru: kata tugas Explain (Menerangkan)
Calon perlu menerangkan mengapa jejari atom dan tenaga pengionan pertama unsur peralihan baris pertama hampir sama merentasi siri, berdasarkan cas nuklear dan kesan perlindungan elektron 3d.
- IsiJejari atom hampir malarHuraian
Merentasi siri, cas nuklear bertambah tetapi elektron tambahan masuk ke subpetala 3d dalam yang melindungi elektron 4s luar. Cas nuklear berkesan ke atas elektron 4s bertambah sedikit sahaja.
ContohJejari atom Cr hingga Cu berada sekitar 0.12–0.13 nm walaupun nombor proton bertambah daripada 24 kepada 29.
- IsiTenaga pengionan pertama hampir samaHuraian
Elektron pertama yang dikeluarkan ialah elektron 4s yang mengalami cas nuklear berkesan dan jarak dari nukleus yang hampir sama, maka tenaga pengionan pertama hanya bertambah sedikit.
ContohTenaga pengionan pertama Fe (762 kJ mol⁻¹) dan Co (760 kJ mol⁻¹) hampir sama.
Peta pelbagai alirJejari atom dan tenaga pengionan pertama hampir sama
SP 8.1.3Compare qualitatively the atomic radius, first ionisation energy, melting point, and electrical conductivity between the first row of transition elements and calcium.
Huraian SPApa yang perlu dikuasai
Untuk guru: kata tugas Compare (Membandingkan)
Calon perlu membandingkan secara kualitatif jejari atom, tenaga pengionan pertama, takat lebur dan kekonduksian elektrik antara unsur peralihan baris pertama dan kalsium, serta memberi sebab bagi setiap perbezaan.
- IsiSifat atomHuraian
Unsur peralihan mempunyai jejari atom lebih kecil dan tenaga pengionan pertama lebih tinggi daripada Ca kerana cas nuklear lebih tinggi menarik elektron 4s lebih dekat.
ContohCa: jejari 0.197 nm, IE₁ 590 kJ mol⁻¹; Fe: jejari 0.126 nm, IE₁ 762 kJ mol⁻¹.
- IsiSifat fizikHuraian
Unsur peralihan mempunyai takat lebur dan kekonduksian elektrik lebih tinggi kerana elektron 3d dan 4s terlibat dalam ikatan logam, memberi lebih banyak elektron dinyahsetempat dan ikatan logam lebih kuat.
ContohTakat lebur Fe 1538 °C jauh lebih tinggi daripada Ca 839 °C; wayar elektrik dibuat daripada kuprum, bukan kalsium.
JadualPerbandingan unsur peralihan baris pertama dengan kalsium
| Sifat | Kalsium | Unsur peralihan (cth Fe) | Sebab |
|---|---|---|---|
| Jejari atom | Lebih besar (0.197 nm) | Lebih kecil (0.126 nm) | Cas nuklear lebih tinggi menarik elektron 4s lebih dekat |
| Tenaga pengionan pertama | Lebih rendah (590 kJ mol⁻¹) | Lebih tinggi (762 kJ mol⁻¹) | Cas nuklear berkesan lebih tinggi, atom lebih kecil |
| Takat lebur | Lebih rendah (839 °C) | Jauh lebih tinggi (1538 °C) | Elektron 3d dan 4s terlibat dalam ikatan logam, ikatan lebih kuat |
| Kekonduksian elektrik | Lebih rendah | Lebih tinggi | Lebih banyak elektron dinyahsetempat (3d dan 4s) |
Ingat: mnemonik & kad imbas
Mnemonik
- KTTK
- K, T, T, K: berbanding Ca, unsur peralihan Kecil jejari, Tinggi tenaga pengionan, Tinggi takat lebur, Konduksi lebih baik.
Kad imbas
- Takrif unsur peralihan
- Unsur blok-d yang membentuk sekurang-kurangnya satu ion stabil dengan subpetala d separuh terisi
- Mengapa Zn bukan unsur peralihan
- Ion tunggalnya Zn²⁺ ialah 3d¹⁰ (penuh)
- Mengapa jejari atom siri peralihan hampir sama
- Pertambahan cas nuklear diimbangi perlindungan elektron 3d
- Mengapa takat lebur Fe jauh lebih tinggi daripada Ca
- Elektron 3d dan 4s terlibat dalam ikatan logam
Semak kefahaman
Nyatakan takrif unsur peralihan (transition element). (SP 8.1.1)
Lihat jawapan
Unsur blok-d yang membentuk sekurang-kurangnya satu ion stabil dengan subpetala d yang separuh terisi (tidak lengkap).
Mengapakah jejari atom unsur peralihan baris pertama hampir sama? (SP 8.1.2)
Lihat jawapan
Pertambahan cas nuklear diimbangi oleh kesan perisai elektron 3d tambahan terhadap elektron 4s, maka cas nuklear berkesan bertambah sedikit sahaja.
Mengapakah jejari atom besi lebih kecil daripada kalsium? (SP 8.1.3)
Lihat jawapan
Besi mempunyai cas nuklear lebih tinggi yang menarik elektron 4s lebih dekat ke nukleus.
10 soalan latihan pelbagai aras, kad imbas dan Kad Tahniah ada dalam mod interaktif.
Untuk guru: cadangan aktiviti ikut aras kognitif (4)
- Mengingat
Aktiviti: Murid menyatakan takrif unsur peralihan dan menyenaraikan unsur peralihan baris pertama pada jadual.
Bukti hasil kerja: Lembaran kerja atau kuiz ringkas: ketepatan ingatan istilah dan fakta tentang sifat atom dan fizikal unsur peralihan baris pertama.
SP disasar: 8.1.1 · Latihan sepadan: aras Mengingat - Memahami
Aktiviti: Berpasangan, murid menerangkan persamaan jejari atom dan tenaga pengionan pertama merentasi Sc hingga Zn berdasarkan perlindungan elektron 3d.
Bukti hasil kerja: Penerangan lisan dan lukisan murid tentang sifat atom dan fizikal unsur peralihan baris pertama; semak ketepatan hubungan sebab dan akibat.
SP disasar: 8.1.2 · Latihan sepadan: aras Memahami - Mengaplikasi
Aktiviti: Murid melukis graf perbandingan unsur peralihan dengan Kumpulan 2 (jejari, tenaga pengionan, takat lebur, ketumpatan) dan menyatakan sifat berbeza.
Bukti hasil kerja: Jawapan lembaran kerja atau hasil pengiraan tentang sifat atom dan fizikal unsur peralihan baris pertama; semak kaedah dan ketepatan jawapan.
SP disasar: 8.1.3 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi - Menganalisis
Aktiviti: Dalam kumpulan, murid menganalisis sebab zink bukan unsur peralihan dan kalsium tidak membentuk ion berwarna menggunakan konfigurasi elektron.
Bukti hasil kerja: Jadual atau peta pemikiran analisis sifat atom dan fizikal unsur peralihan baris pertama; semak ketepatan kesimpulan berasaskan data atau bukti.
SP disasar: 8.1.1, 8.1.3 · 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.