8.2 Chemical properties of first row transition elements
Unit ini menerangkan pelbagai keadaan pengoksidaan (oxidation states) unsur peralihan dan kestabilan relatif keadaan pengoksidaan ion logam peralihan secara kualitatif.
SP 8.2.1Explain various oxidation states of transition elements;
Huraian SPApa yang perlu dikuasai
Untuk guru: kata tugas Explain (Menerangkan)
Calon perlu menerangkan mengapa unsur peralihan menunjukkan pelbagai keadaan pengoksidaan berdasarkan tenaga subpetala 3d dan 4s yang hampir, serta memberi contoh spesies dan keadaan maksimum.
- IsiTenaga 3d dan 4s hampirHuraian
Elektron 4s dan bilangan elektron 3d yang berbeza boleh dikeluarkan atau digunakan dalam ikatan tanpa lonjakan besar tenaga pengionan, maka banyak keadaan pengoksidaan wujud.
ContohMangan wujud sebagai Mn²⁺ (+2), MnO₂ (+4) dan MnO₄⁻ (+7).
- IsiCorak keadaan pengoksidaanHuraian
Hampir semua unsur menunjukkan +2 (kehilangan dua elektron 4s). Bagi Ti hingga Mn, keadaan maksimum = jumlah elektron 4s dan 3d.
ContohV: 3d³4s², keadaan maksimum +5 seperti dalam VO₂⁺; Cr: 3d⁵4s¹, maksimum +6 seperti dalam Cr₂O₇²⁻.
NotaMengapa banyak keadaan pengoksidaan
Tenaga subpetala 3d dan 4s sangat hampir. Oleh itu elektron 4s dan bilangan elektron 3d yang berbeza boleh dikeluarkan atau digunakan dalam ikatan tanpa lonjakan besar tenaga pengionan. Semua unsur (kecuali Sc) menunjukkan +2 (kehilangan dua elektron 4s). Keadaan maksimum bagi Ti hingga Mn = jumlah elektron 4s dan 3d: Ti +4, V +5, Cr +6, Mn +7.
JadualContoh keadaan pengoksidaan
| Unsur | Konfigurasi | Keadaan lazim | Contoh spesies |
|---|---|---|---|
| V | 3d³4s² | +2, +3, +4, +5 | V²⁺, V³⁺, VO²⁺, VO₂⁺ |
| Cr | 3d⁵4s¹ | +3, +6 | Cr³⁺, Cr₂O₇²⁻ |
| Mn | 3d⁵4s² | +2, +4, +7 | Mn²⁺, MnO₂, MnO₄⁻ |
| Fe | 3d⁶4s² | +2, +3 | Fe²⁺, Fe³⁺ |
SP 8.2.2Explain qualitatively the relative stability of various oxidation states of transition metal ions.
Huraian SPApa yang perlu dikuasai
Untuk guru: kata tugas Explain (Menerangkan)
Calon perlu menerangkan secara kualitatif mengapa sesetengah keadaan pengoksidaan ion logam peralihan lebih stabil daripada yang lain, berdasarkan konfigurasi elektron 3d.
- IsiKonfigurasi separuh penuh dan penuhHuraian
Subpetala 3d⁵ dan 3d¹⁰ memberi kestabilan tambahan. Ion yang mencapai konfigurasi ini cenderung lebih stabil.
ContohFe³⁺ (3d⁵) lebih stabil daripada Fe²⁺ (3d⁶), jadi larutan FeSO₄ hijau pucat bertukar kuning perang apabila terdedah kepada udara.
- IsiKeadaan tinggi sebagai pengoksidaHuraian
Keadaan pengoksidaan tertinggi biasanya wujud dalam oksoanion dan mudah diturunkan, jadi spesies itu ialah agen pengoksidaan kuat.
ContohMnO₄⁻ (+7) mudah diturunkan kepada Mn²⁺ (3d⁵ yang stabil), sebab itu KMnO₄ digunakan sebagai agen pengoksidaan dalam pentitratan.
Poin utamaKestabilan relatif keadaan pengoksidaan
- Konfigurasi 3d⁵ (separuh penuh) dan 3d¹⁰ (penuh) lebih stabil
- Fe³⁺ (3d⁵) lebih stabil daripada Fe²⁺ (3d⁶); Fe²⁺ mudah dioksidakan oleh udara
- Mn²⁺ (3d⁵) lebih stabil daripada Mn³⁺ (3d⁴)
- Merentasi siri, keadaan +2 menjadi semakin stabil dan keadaan tertinggi menjadi pengoksida kuat
- Keadaan tinggi distabilkan oleh oksigen atau fluorin dalam oksoanion, cth MnO₄⁻ (+7), Cr₂O₇²⁻ (+6)
- Cu⁺ (3d¹⁰) tidak stabil dalam larutan akueus: 2Cu⁺ → Cu + Cu²⁺ kerana tenaga penghidratan Cu²⁺ yang tinggi
Peta buih bergandaFe²⁺ vs Fe³⁺
Ingat: mnemonik & kad imbas
Mnemonik
- SPP
- S, P, P: Separuh Penuh dan Penuh (3d⁵, 3d¹⁰) memberi kestabilan tambahan.
Kad imbas
- Sebab utama pelbagai keadaan pengoksidaan
- Tenaga 3d dan 4s sangat hampir
- Keadaan pengoksidaan maksimum Mn
- +7, cth MnO₄⁻
- Mengapa Fe³⁺ lebih stabil daripada Fe²⁺
- Fe³⁺ ialah 3d⁵ separuh penuh
- Nasib Cu⁺ dalam air
- Penguraian berkadar: 2Cu⁺ → Cu + Cu²⁺
Semak kefahaman
Mengapakah unsur peralihan menunjukkan pelbagai keadaan pengoksidaan? (SP 8.2.1)
Lihat jawapan
Tenaga elektron 3d dan 4s hampir sama, maka bilangan elektron yang berbeza boleh dikeluarkan atau digunakan dalam ikatan.
Mengapakah KMnO₄ ialah agen pengoksidaan yang kuat? (SP 8.2.2)
Lihat jawapan
Mangan dalam MnO₄⁻ berada pada keadaan +7 yang tinggi dan mudah diturunkan kepada Mn²⁺ (3d⁵) yang stabil.
8 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 keadaan pengoksidaan lazim Cr, Mn, Fe dan Cu dengan warna ion dalam larutan.
Bukti hasil kerja: Lembaran kerja atau kuiz ringkas: ketepatan ingatan istilah dan fakta tentang sifat kimia unsur peralihan baris pertama.
SP disasar: 8.2.1 · Latihan sepadan: aras Mengingat - Memahami
Aktiviti: Berpasangan, murid menerangkan mengapa unsur peralihan mempunyai pelbagai keadaan pengoksidaan kerana tenaga hampir sama antara orbital 3d dan 4s.
Bukti hasil kerja: Penerangan lisan dan lukisan murid tentang sifat kimia unsur peralihan baris pertama; semak ketepatan hubungan sebab dan akibat.
SP disasar: 8.2.1 · Latihan sepadan: aras Memahami - Mengaplikasi
Aktiviti: Murid meramal kestabilan relatif Fe2+ dan Fe3+ serta Mn2+ dan Mn7+ daripada konfigurasi elektron dan data E°.
Bukti hasil kerja: Jawapan lembaran kerja atau hasil pengiraan tentang sifat kimia unsur peralihan baris pertama; semak kaedah dan ketepatan jawapan.
SP disasar: 8.2.2 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi - Menganalisis
Aktiviti: Dalam kumpulan, murid menganalisis perubahan warna vanadium dalam keadaan pengoksidaan V(II) hingga V(V) dan menentukan agen penurunan dan pengoksidaan.
Bukti hasil kerja: Jadual atau peta pemikiran analisis sifat kimia unsur peralihan baris pertama; semak ketepatan kesimpulan berasaskan data atau bukti.
SP disasar: 8.2.1, 8.2.2 · 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.