SPM Chemistry cheat sheet

Jirim ialah apa-apa yang mempunyai jisim dan memenuhi ruang; tiga keadaan utamanya ialah pepejal, cecair dan gas.

Susunan zarah: pepejal tersusun rapat dan bergetar pada kedudukan tetap, cecair rapat tetapi bebas bergerak, gas berjauhan dan bergerak secara rawak.

Perubahan keadaan: pepejal → cecair (lebur), cecair → gas (pendidihan/penyejatan), gas → cecair (kondensasi), cecair → pepejal (pembekuan), pepejal → gas (pemejalwapan).

Semasa lebur dan mendidih, haba diserap untuk mengatasi daya tarikan antara zarah, jadi suhu kekal malar (plateau pada graf pemanasan).

Semasa kondensasi dan pembekuan, haba dibebaskan kepada persekitaran dan suhu kekal malar sehingga perubahan keadaan selesai.

Resapan lebih cepat pada suhu tinggi dan bagi gas dengan jisim molekul relatif lebih kecil; ini dijelaskan oleh teori kinetik jirim.

Takat lebur dan takat didih digunakan untuk menguji ketulenan: bahan tulen mempunyai takat tetap yang tajam, bahan tak tulen mempunyai julat yang lebih luas dan biasanya lebih rendah.

Pergerakan Brown ialah gerakan rawak zarah kecil (contohnya zarah debunga dalam air) akibat perlanggaran tidak seimbang dengan molekul bendalir.

Nombor proton (Z) = bilangan proton dalam nukleus; bagi atom neutral, bilangan elektron = Z.

Nombor nukleon (A) = bilangan proton + bilangan neutron; bilangan neutron = A − Z.

Isotop ialah atom unsur yang sama dengan Z sama tetapi A berbeza; sifat kimia hampir sama, sifat fizik (jisim, ketumpatan) berbeza.

Jisim atom relatif ialah purata berwajaran jisim isotop mengikut kelimpahan semula jadi.

Konfigurasi elektron diisi mengikut petala 2, 8, 8, 18...; elektron valens ialah elektron pada petala terluar dan menentukan sifat kimia.

Ion terbentuk apabila atom kehilangan elektron (kation, cas positif) atau mendapat elektron (anion, cas negatif) untuk mencapai oktet atau duplet.

Bagi unsur kumpulan utama, nombor kumpulan = bilangan elektron valens dan nombor kala = bilangan petala berisi elektron.

Kegunaan isotop: karbon-14 untuk penentuan usia bahan organik, iodin-131 untuk rawatan tiroid, kobalt-60 untuk rawatan kanser dan pensterilan peralatan.

Jadual Berkala disusun mengikut tertib nombor proton yang bertambah; kumpulan ialah lajur menegak dan kala ialah baris mengufuk.

Unsur dalam kumpulan yang sama mempunyai bilangan elektron valens yang sama, maka sifat kimianya serupa.

Merentasi kala dari kiri ke kanan: jejari atom berkurang, keelektronegatifan bertambah, sifat logam berkurang dan sifat bukan logam bertambah.

Menuruni sesuatu kumpulan: jejari atom bertambah dan keelektronegatifan berkurang.

Logam Kumpulan 1 (logam alkali): lembut, takat lebur rendah, kereaktifan bertambah ke bawah; bertindak balas dengan air menghasilkan hidroksida logam dan gas hidrogen.

Halogen Kumpulan 17 wujud sebagai molekul dwiatom (Cl2, Br2, I2) dan kereaktifannya berkurang ke bawah; halogen lebih reaktif menyesarkan halogen kurang reaktif daripada larutan halidanya.

Gas nadir Kumpulan 18 mempunyai petala valens penuh (duplet atau oktet) dan sangat tidak reaktif.

Unsur peralihan mempunyai takat lebur dan ketumpatan tinggi, membentuk sebatian berwarna, menunjukkan keadaan pengoksidaan berubah dan sering bertindak sebagai pemangkin.

Ikatan ionik: pemindahan elektron daripada atom logam kepada atom bukan logam; sebatian ionik mempunyai takat lebur/didih tinggi dan mengkonduksi elektrik apabila lebur atau dalam larutan akueus.

Ikatan kovalen: perkongsian pasangan elektron antara atom bukan logam; molekul ringkas mempunyai takat lebur/didih rendah dan tidak mengkonduksi elektrik.

Struktur gergasi kovalen (intan, grafit, silikon dioksida) mempunyai takat lebur sangat tinggi kerana banyak ikatan kovalen kuat perlu diputuskan.

Intan: setiap atom karbon terikat kepada empat atom karbon dalam bentuk tetrahedron; sangat keras dan tidak mengkonduksi elektrik.

Grafit: lapisan heksagon dengan setiap atom karbon terikat kepada tiga atom lain dan elektron keempat terdelokasi; grafit lembut, mengkonduksi elektrik dan digunakan sebagai pelincir.

Ikatan logam ialah tarikan antara ion logam positif dengan elektron terdelokasi; menyebabkan logam mudah ditempa, mulur serta mengkonduksi elektrik dan haba.

Formula sebatian ionik ditentukan dengan mengimbangkan cas ion supaya jumlah cas ialah sifar, contohnya Mg²⁺ dengan Cl⁻ memberi MgCl2.

Elektrolit mengion dalam air atau leburan dan mengkonduksi elektrik; bukan elektrolit seperti glukosa dan etanol tidak mengion.

Jisim atom relatif (Ar) diambil daripada Jadual Berkala; jisim molekul relatif (Mr) ialah hasil tambah Ar semua atom dalam formula.

Bilangan mol, n = jisim (g) ÷ jisim molar (g/mol) = bilangan zarah ÷ 6.02 × 10²³.

Isipadu gas: n = V ÷ 24 dm³ pada keadaan bilik; n = V ÷ 22.4 dm³ pada STP.

Kepekatan, C = n ÷ V dalam mol/dm³; bagi penipuan larutan, C1V1 = C2V2.

Formula empirik ialah nisbah mol atom termudah; formula molekul = (formula empirik) × n, dengan n = Mr ÷ jisim formula empirik.

Persamaan kimia seimbang mempunyai bilangan atom setiap unsur yang sama pada kedua-dua belah; nisbah mol daripada pekali digunakan dalam pengiraan stoikiometri.

Peratus hasil = hasil sebenar ÷ hasil teori × 100%; peratus ketulenan = jisim bahan tulen ÷ jisim sampel × 100%.

Pada STP, 1 mol sebarang gas menempati 22.4 dm³ dan mengandungi 6.02 × 10²³ molekul.

Asid Brønsted-Lowry ialah penderma proton (H⁺); bes ialah penerima proton; alkali ialah bes yang larut dalam air dan membebaskan ion hidroksida, OH⁻.

pH = −log[H⁺] dan [H⁺] = 10^−pH; pH < 7 berasid, pH = 7 neutral dan pH > 7 beralkali.

Asid kuat mengion sepenuhnya dalam air (HCl, HNO3, H2SO4); asid lemah mengion sebahagian sahaja (CH3COOH, H2CO3).

Kebesan asid: asid monoprotik seperti HCl membebaskan satu mol H⁺ per mol asid, asid dwiprotik seperti H2SO4 membebaskan dua mol H⁺.

Peneutralan: asid + bes → garam + air, contohnya HCl + NaOH → NaCl + H2O.

Garam larut disediakan melalui pentitratan asid dengan alkali diikuti penghabluran; garam tak larut disediakan melalui pemendakan dalam tindak balas penguraian berganda.

Ujian ion: klorida dengan AgNO3 memberi mendakan putih; sulfat dengan BaCl2 memberi mendakan putih; karbonat membebaskan CO2 yang mengeruhkan air kapur.

Ujian ion logam dengan NaOH: Cu²⁺ biru, Fe²⁺ hijau, Fe³⁺ perang kemerahan, Zn²⁺ dan Al³⁺ putih yang larut dalam NaOH berlebihan; NH4⁺ membebaskan gas NH3 apabila dipanaskan dengan NaOH.

Kadar tindak balas = perubahan kuantiti bahan tindak balas atau hasil ÷ masa; unit biasa mol/dm³/s atau cm³/s.

Kadar bertambah dengan kepekatan bahan tindak balas yang lebih tinggi, suhu lebih tinggi, luas permukaan lebih besar (serbuk berbanding ketul) dan tekanan lebih tinggi bagi gas.

Teori perlanggaran: tindak balas berlaku hanya apabila zarah bertembung dengan tenaga sekurang-kurangnya tenaga pengaktifan dan orientasi yang betul (perlanggaran berkesan).

Pemangkin menurunkan tenaga pengaktifan melalui laluan tindak balas alternatif, jadi lebih banyak perlanggaran berkesan berlaku; pemangkin tidak digunakan dalam tindak balas.

Pada graf, kecerunan yang lebih curam menunjukkan kadar lebih tinggi; kecerunan berkurang apabila bahan tindak balas habis.

Kenaikan suhu kira-kira 10 °C biasanya menggandakan kadar tindak balas kerana lebih banyak zarah mempunyai tenaga melebihi tenaga pengaktifan.

Kaedah mengukur kadar: isipadu gas terkumpul, kehilangan jisim, masa untuk tanda 'X' hilang, perubahan warna atau kekeruhan.

Siri homolog: alkana CnH2n+2 (ikatan tunggal), alkena CnH2n (satu ikatan ganda dua), alkohol CnH2n+1OH dan asid karboksilik CnH2n+1COOH; ahli berturutan berbeza sebanyak CH2.

Tindak balas ciri: alkena menyahwarnakan air bromin (ujian ketaktepuan), alkohol dioksidakan kepada asid karboksilik, dan asid karboksilik dengan alkohol membentuk ester melalui pengesteran dengan asid sulfurik pekat.

Tindak balas eksotermik membebaskan haba (ΔH negatif); tindak balas endotermik menyerap haba (ΔH positif).

ΔH = jumlah tenaga ikatan diputuskan − jumlah tenaga ikatan dibentuk; pemutusan ikatan menyerap tenaga manakala pembentukan ikatan membebaskan tenaga.

Pengoksidaan ialah kehilangan elektron atau pertambahan nombor pengoksidaan; penurunan ialah penerimaan elektron atau pengurangan nombor pengoksidaan.

Agen pengoksidaan menerima elektron dan diturunkan; agen penurunan menderma elektron dan dioksidakan.

Nombor pengoksidaan: unsur bebas = 0, ion monoatom = cas ion, oksigen biasanya −2 (kecuali peroksida, −1) dan hidrogen +1 apabila bersebatian dengan bukan logam.

Proses Haber: N2 + 3H2 ⇌ 2NH3 pada 450 °C, 200 atm dengan pemangkin besi; Proses Sentuh: 2SO2 + O2 ⇌ 2SO3 pada 450 °C, 1 atm dengan pemangkin V2O5.

Aloi ialah campuran logam dengan unsur lain untuk meningkatkan kekerasan dan rintangan kakisan, contohnya keluli (besi + karbon), loyang (kuprum + zink), gangsa (kuprum + timah) dan duralumin (aluminium + kuprum + magnesium).