2.1 - Konsep Asas Jirim

Jirim dan Keadaannya

• Jirim ialah sesuatu yang mempunyai jisim dan memenuhi ruang.
• Jirim terdiri daripada zarah-zarah yang halus dan diskrit. Pelangi tidak mempunyai jisim dan isi padu, maka pelangi bukan jirim.
• Jirim lazimnya wujud sebagai pepejal, cecair atau gas. Plasma ialah gas terion dan diterangkan sebagai keadaan jirim yang keempat. Plasma semula jadi jarang-jarang dijumpai di bumi tetapi merupakan keadaan jirim yang paling banyak di alam semesta; kebanyakan bintang wujud sebagai plasma.
• Pemanasan atau penyejukan mengubah keadaan jirim melalui perubahan tenaga kinetik, susunan zarah dan daya tarikan antara zarah.

Model zarah bagi tiga keadaan jirim

• Pepejal: zarah disusun secara padat dan teratur; tenaga kinetik rendah; daya tarikan antara zarah kuat.
• Cecair: zarah disusun secara padat tetapi tidak teratur; tenaga kinetik lebih tinggi daripada pepejal; daya tarikan kuat tetapi lebih lemah daripada pepejal.
• Gas: zarah berjauhan; tenaga kinetik sangat tinggi; daya tarikan antara zarah lemah.

Perubahan keadaan jirim

• Haba diserap semasa peleburan (pepejal kepada cecair), pendidihan atau penyejatan (cecair kepada gas), dan pemejalwapan (pepejal kepada gas).
• Haba dibebaskan semasa pembekuan (cecair kepada pepejal), kondensasi (gas kepada cecair), dan pengendapan (gas kepada pepejal).
• Contoh: aiskrim menyerap haba pada suhu bilik lalu melebur. Wap air kehilangan haba pada cermin tingkap yang sejuk lalu berkondensasi menjadi titisan air.

Pengelasan Jirim Mengikut Jenis Zarah

• Jirim wujud dalam bentuk unsur atau sebatian.
• Unsur terdiri daripada atom atau molekul:
  • karbon, C, terdiri daripada atom;
  • oksigen, ${\mathrm{O}}_2$, terdiri daripada molekul.
• Sebatian terdiri daripada molekul atau ion:
  • air, ${\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$, terdiri daripada molekul;
  • natrium klorida, $\mathrm{NaCl}$, terdiri daripada ion.
• Ion terbentuk melalui pemindahan elektron antara atom. Atom natrium menderma satu elektron untuk membentuk $\mathrm{N}{\mathrm{a}}^{+}$, manakala atom klorin menerima satu elektron untuk membentuk $\mathrm{C}{\mathrm{l}}^{-}$.

Takat Lebur dan Takat Beku

• Takat lebur: suhu malar apabila sesuatu bahan berubah daripada pepejal kepada cecair pada tekanan tertentu.
• Takat beku: suhu malar apabila sesuatu bahan berubah daripada cecair kepada pepejal pada tekanan tertentu.

Penentuan Takat Lebur dan Takat Beku Naftalena

Tujuan: Menentukan takat lebur dan takat beku naftalena, ${\mathrm{C}}_{10}{\mathrm{H}}_8$.

Bahan: Naftalena, ${\mathrm{C}}_{10}{\mathrm{H}}_8$, dan air.

Radas: Tabung didih, bikar $250\mathrm{c}{\mathrm{m}}^3$, termometer, tungku kaki tiga, kaki retort dan pengapit, penunu Bunsen, jam randik, kelalang kon, kasa dawai dan spatula.

Prosedur

1. Penuhkan satu per tiga tabung didih dengan naftalena dan letakkan termometer di dalamnya.
2. Isi sebuah bikar dengan air sehingga separuh penuh. Masukkan dan apitkan tabung didih supaya aras naftalena berada di bawah paras air.
3. Panaskan air dan kacau naftalena secara perlahan dengan termometer.
4. Pada $60.0{}^{\circ }\mathrm{C}$, mulakan jam randik. Catat suhu dan keadaan jirim setiap 30 saat sehingga $90.0{}^{\circ }\mathrm{C}$.
5. Keluarkan tabung didih daripada kukus air, keringkan permukaan luarnya dan letakkan tabung didih di dalam kelalang kon.
6. Kacau secara berterusan. Catat suhu dan keadaan jirim setiap 30 saat sehingga suhu menurun kepada $60.0{}^{\circ }\mathrm{C}$.

Tafsiran data: Graf suhu melawan masa menunjukkan kawasan pepejal, cecair dan campuran kedua-duanya. Kawasan suhu malar menentukan takat lebur dan takat beku.

Keselamatan: Elakkan daripada menyentuh naftalena atau terhidu gasnya. Kekurangan glukosa-6-fosfat dehidrogenase (G6PD) ialah penyakit genetik. Pendedahan naftalena kepada pesakit kekurangan G6PD boleh menyebabkan hemolisis (pemusnahan sel darah merah), yang menyebabkan keletihan dan pening.

Mentafsir Lengkung Pemanasan dan Penyejukan

• Pemanasan, kawasan pepejal (A–B): zarah menyerap haba, memperoleh tenaga kinetik dan bergetar lebih cepat; suhu meningkat.

• Dataran peleburan (B–C): pepejal dan cecair wujud bersama. Suhu malar kerana haba yang diserap digunakan untuk mengatasi daya tarikan antara zarah, bukan meningkatkan tenaga kinetik.

• Pemanasan, kawasan cecair (C–D): zarah cecair menyerap haba dan bergerak lebih cepat; suhu meningkat.

• Penyejukan, kawasan cecair (E–F): zarah membebaskan haba, kehilangan tenaga kinetik dan bergerak lebih perlahan; suhu menurun.

• Dataran pembekuan (F–G): cecair dan pepejal wujud bersama. Suhu malar kerana haba yang hilang ke persekitaran diimbangi oleh haba yang dibebaskan apabila zarah menarik antara satu sama lain untuk membentuk pepejal.

• Penyejukan, kawasan pepejal (G–H): zarah pepejal membebaskan haba dan bergetar lebih perlahan; suhu menurun.

• Asid laurik, ${\mathrm{C}}_{12}{\mathrm{H}}_{24}{\mathrm{O}}_2$, ialah asid lemak yang diperoleh daripada kelapa dan boleh menggantikan naftalena dalam penentuan ini.