4.2 - Faktor yang Mempengaruhi Kadar Tindak Balas

Lima Faktor

Faktor	Kesan terhadap kadar tindak balas
Suhu bahan tindak balas	Suhu lebih tinggi $\to$ kadar lebih tinggi
Kepekatan bahan tindak balas	Kepekatan lebih tinggi $\to$ kadar lebih tinggi
Saiz bahan tindak balas berbentuk pepejal	Saiz lebih kecil $\to$ kadar lebih tinggi
Kehadiran mangkin	Mangkin hadir $\to$ kadar lebih tinggi
Tekanan	Tekanan lebih tinggi $\to$ kadar lebih tinggi bagi tindak balas yang melibatkan bahan tindak balas berkeadaan gas

Eksperimen 4.1 — Suhu Bahan Tindak Balas

Tujuan: Untuk mengkaji kesan suhu bahan tindak balas terhadap kadar tindak balas.

Pernyataan masalah: Bagaimanakah suhu bahan tindak balas mempengaruhi kadar tindak balas?

Hipotesis: Semakin tinggi suhu bahan tindak balas, semakin tinggi kadar tindak balas.

Pemboleh ubah

• Dimanipulasikan: suhu larutan natrium tiosulfat.
• Bergerak balas: masa yang diambil untuk tanda ‘X’ tidak kelihatan.
• Dimalarkan: kepekatan dan isi padu larutan natrium tiosulfat; kepekatan dan isi padu asid sulfurik; saiz kelalang kon.

Bahan

• Larutan natrium tiosulfat $0.2{\text{mol dm}}^{-3}$;
• asid sulfurik $1{\text{mol dm}}^{-3}$;
• kertas putih dengan tanda ‘X’ di bahagian tengah.

Radas

• Kelalang kon $250{\text{cm}}^3$;
• silinder penyukat $50{\text{cm}}^3$ dan $10{\text{cm}}^3$;
• jam randik, termometer, penunu Bunsen, tungku kaki tiga dan kasa dawai.

Prosedur

1. Sukat dan tuang $50{\text{cm}}^3$ larutan natrium tiosulfat $0.2{\text{mol dm}}^{-3}$ ke dalam kelalang kon yang bersih dan kering.
2. Biarkan larutan selama $5$ minit.
3. Sukat dan catatkan suhunya.
4. Letakkan kelalang di atas tanda ‘X’ pada kertas putih.
5. Tambahkan $5{\text{cm}}^3$ asid sulfurik $1{\text{mol dm}}^{-3}$ dengan cepat dan mulakan jam randik secara serentak.
6. Perhatikan tanda ‘X’ dari atas kelalang kon.
7. Hentikan jam randik sebaik-baik sahaja tanda ‘X’ tidak kelihatan.
8. Catat masa, $t$, dan hitung $\frac{1}{t}$ dalam ${\text{s}}^{-1}$.
9. Ulang dengan larutan natrium tiosulfat yang dipanaskan pada $35^{\circ }\text{C}$, $40^{\circ }\text{C}$, $45^{\circ }\text{C}$ dan $50^{\circ }\text{C}$.

Perekodan dan analisis

• Catat percubaan pada suhu bilik dan empat percubaan yang dipanaskan.
• Lukis:
  • graf suhu melawan masa;
  • graf suhu melawan $\frac{1}{\text{masa}}$.
• Definisi secara operasi: kadar tindak balas ditunjukkan oleh masa yang diambil untuk tanda ‘X’ tidak kelihatan; masa yang lebih singkat atau nilai $\frac{1}{t}$ yang lebih besar menunjukkan kadar yang lebih tinggi.
• Kesimpulan: peningkatan suhu bahan tindak balas meningkatkan kadar tindak balas; hipotesis diterima.

Eksperimen 4.2 — Kepekatan Bahan Tindak Balas

Tujuan: Untuk mengkaji kesan kepekatan bahan tindak balas terhadap kadar tindak balas.

Pernyataan masalah: Bagaimanakah kepekatan bahan tindak balas mempengaruhi kadar tindak balas?

Hipotesis: Semakin tinggi kepekatan bahan tindak balas, semakin tinggi kadar tindak balas.

Pemboleh ubah

• Dimanipulasikan: kepekatan larutan natrium tiosulfat.
• Bergerak balas: masa yang diambil untuk tanda ‘X’ tidak kelihatan.
• Dimalarkan: isi padu larutan natrium tiosulfat; kepekatan dan isi padu asid sulfurik; saiz kelalang kon.

Bahan

• Larutan natrium tiosulfat berkepekatan $0.20$, $0.16$, $0.12$, $0.08$ dan $0.04{\text{mol dm}}^{-3}$;
• asid sulfurik $1{\text{mol dm}}^{-3}$, air suling dan kertas putih dengan tanda ‘X’ di bahagian tengah.

Radas

• Kelalang kon $250{\text{cm}}^3$;
• silinder penyukat $50{\text{cm}}^3$ dan $10{\text{cm}}^3$;
• jam randik.

Prosedur

1. Sukat dan tuang $50{\text{cm}}^3$ larutan natrium tiosulfat $0.20{\text{mol dm}}^{-3}$ ke dalam kelalang kon yang bersih dan kering.
2. Letakkan kelalang di atas tanda ‘X’.
3. Tambahkan $5{\text{cm}}^3$ asid sulfurik $1{\text{mol dm}}^{-3}$ dengan cepat dan mulakan jam randik secara serentak.
4. Perhatikan tanda ‘X’ dari atas kelalang kon.
5. Hentikan jam randik sebaik-baik sahaja tanda ‘X’ tidak kelihatan.
6. Catat $t$ dan hitung $\frac{1}{t}$.
7. Ulang dengan setiap kepekatan larutan natrium tiosulfat lain yang dinyatakan.

Perekodan dan analisis

• Lukis:
  • graf kepekatan larutan natrium tiosulfat melawan masa;
  • graf kepekatan larutan natrium tiosulfat melawan $\frac{1}{\text{masa}}$.
• Kepekatan yang lebih tinggi memberikan masa yang lebih singkat dan nilai $\frac{1}{t}$ yang lebih besar.
• Kesimpulan: peningkatan kepekatan bahan tindak balas meningkatkan kadar tindak balas; hipotesis diterima.

Eksperimen 4.3 — Saiz Bahan Tindak Balas Pepejal

Tujuan: Untuk mengkaji kesan saiz bahan tindak balas pepejal terhadap kadar tindak balas.

Pernyataan masalah: Bagaimanakah saiz bahan tindak balas mempengaruhi kadar tindak balas?

Hipotesis: Semakin kecil saiz bahan tindak balas pepejal, semakin tinggi kadar tindak balas.

Pemboleh ubah

• Dimanipulasikan: saiz marmar.
• Bergerak balas: masa yang diambil untuk mengumpul $30.00{\text{cm}}^3$ gas.
• Dimalarkan: suhu; jisim marmar; kepekatan dan isi padu asid hidroklorik.

Bahan

• Cebisan marmar hancur bersaiz kecil dan ketulan marmar bersaiz besar;
• asid hidroklorik cair $0.1{\text{mol dm}}^{-3}$.

Radas

• Kelalang kon $250{\text{cm}}^3$ dan silinder penyukat $50{\text{cm}}^3$;
• penyumbat getah dengan salur penghantar, buret dan besen;
• neraca elektronik, kaki retort dengan pengapit dan jam randik.

Susunan radas: buret berisi air diterbalikkan dan diapit secara menegak di dalam besen berisi air. Salur penghantar menyambungkan kelalang kon berpenyumbat kepada mulut buret supaya air yang tersesar mengukur gas yang terkumpul.

Prosedur

1. Isi buret dan besen dengan air. Telangkupkan buret ke dalam besen dan apitkan buret secara menegak.
2. Laraskan aras air; perhatikan dan catat bacaan awal buret, $V_0$.
3. Tuang $40{\text{cm}}^3$ asid hidroklorik cair $0.1{\text{mol dm}}^{-3}$ ke dalam kelalang kon yang bersih dan kering.
4. Timbang dan masukkan $2\text{g}$ ketulan marmar bersaiz besar.
5. Tutup kelalang dengan segera, letakkan hujung salur penghantar yang satu lagi di bawah buret dan mulakan jam randik.
6. Hentikan jam randik apabila $30.00{\text{cm}}^3$ karbon dioksida terkumpul; catat masa.
7. Ulang dengan $2\text{g}$ cebisan marmar bersaiz kecil.

Keputusan dan kesimpulan

• Cebisan marmar bersaiz kecil mengambil masa yang lebih singkat daripada ketulan marmar bersaiz besar untuk menghasilkan $30.00{\text{cm}}^3$ karbon dioksida yang sama.
• Maka, bahan tindak balas pepejal yang lebih kecil bertindak balas pada kadar yang lebih tinggi; hipotesis diterima.

Eksperimen 4.4 — Kehadiran Mangkin

Tujuan: Untuk mengkaji kesan kehadiran mangkin terhadap kadar tindak balas.

Pernyataan masalah: Bagaimanakah kehadiran mangkin mempengaruhi kadar tindak balas?

Hipotesis: Kehadiran mangkin meningkatkan kadar tindak balas.

Pemboleh ubah

• Dimanipulasikan: kehadiran mangkin.
• Bergerak balas: masa yang diambil untuk mengumpul $30.00{\text{cm}}^3$ gas.
• Dimalarkan: suhu; isi padu dan kepekatan asid hidroklorik.

Bahan

• Ketulan kecil zink;
• asid hidroklorik cair $0.1{\text{mol dm}}^{-3}$;
• larutan kuprum(II) sulfat $0.5{\text{mol dm}}^{-3}$.

Radas

• Kelalang kon $250{\text{cm}}^3$ dan silinder penyukat $50{\text{cm}}^3$;
• penyumbat getah dengan salur penghantar, buret dan besen;
• neraca elektronik, kaki retort dengan pengapit, spatula dan jam randik.

Prosedur

1. Sediakan buret berisi air yang diterbalikkan dan catat $V_0$.
2. Tuang $40{\text{cm}}^3$ asid hidroklorik cair $0.1{\text{mol dm}}^{-3}$ ke dalam kelalang kon yang bersih dan kering.
3. Timbang dan masukkan $2\text{g}$ ketulan zink.
4. Tutup kelalang dengan segera, sambungkan kepada buret dan mulakan jam randik.
5. Hentikan jam randik apabila $30.00{\text{cm}}^3$ gas hidrogen terkumpul; catat masa.
6. Ulang dengan menggantikan asid itu dengan campuran $40{\text{cm}}^3$ asid hidroklorik cair $0.1{\text{mol dm}}^{-3}$ dan $5{\text{cm}}^3$ larutan kuprum(II) sulfat $0.5{\text{mol dm}}^{-3}$.

Awas: Campuran hidrogen dan udara di dalam buret boleh meletup apabila dinyalakan. Jangan nyalakan gas di dalam buret.

Keputusan dan kesimpulan

• Campuran yang mengandungi larutan kuprum(II) sulfat mengambil masa yang lebih singkat untuk mengumpulkan isi padu gas hidrogen yang sama.
• Larutan kuprum(II) sulfat bertindak sebagai mangkin.
• Kehadiran mangkin meningkatkan kadar tindak balas; hipotesis diterima.

Kesan Tekanan

• Tekanan mempengaruhi tindak balas yang melibatkan bahan tindak balas berkeadaan gas.
• Kadar tindak balas biasanya meningkat apabila tekanan meningkat.
• Kadar tindak balas yang melibatkan bahan tindak balas pepejal atau cecair biasanya tidak dipengaruhi oleh tekanan.