Tiga Garam Sulfat Tak Larut: Nota Ringkas Kimia Tingkatan 4

Hampir semua garam sulfat larut dalam air. Dalam Kimia Tingkatan 4 KSSM, hanya tiga yang dikelaskan sebagai tak larut: plumbum(II) sulfat (PbSO₄), barium sulfat (BaSO₄) dan kalsium sulfat (CaSO₄). Jika tiga pilihan jawapan ialah garam-garam ini, garam sulfat yang tinggal pasti larut.

Konsep ringkas

Topik ini berada dalam Bab 6, Asid, Bes dan Garam. Standard pembelajaran 6.9.1 dalam Dokumen Standard Kurikulum dan Pentaksiran (DSKP) Kimia meminta murid menguji keterlarutan garam dalam air dan mengelaskannya kepada garam terlarutkan dan garam tak terlarutkan. Bagi garam sulfat, peraturannya pendek:

Semua garam sulfat larut dalam air, kecuali PbSO₄, BaSO₄ dan CaSO₄.

Ketiga-tiga garam ini berupa pepejal putih. Sebab itu ia muncul sebagai mendakan putih apabila dua larutan yang sesuai dicampurkan.

Peraturan ini menentukan cara sesuatu garam sulfat disediakan:

Contohnya, larutan barium klorida dicampurkan dengan larutan natrium sulfat. Ion barium dan ion sulfat bergabung menjadi mendakan, manakala ion natrium dan ion klorida kekal dalam larutan:

Ba²⁺(ak) + SO₄²⁻(ak) → BaSO₄(p)

Peraturan yang sama digunakan dalam analisis kualitatif. Untuk mengesahkan kehadiran ion sulfat, tambahkan asid hidroklorik cair, kemudian larutan barium klorida. Mendakan putih barium sulfat menunjukkan ion sulfat hadir. Asid ditambah dahulu untuk menyingkirkan ion karbonat, kerana barium karbonat juga boleh terbentuk sebagai mendakan putih.

Kalsium sulfat: tak larut atau sedikit larut?

Secara saintifik, kalsium sulfat ialah garam yang sedikit larut. Data dalam pangkalan PubChem menunjukkan kira-kira 0.2 g kalsium sulfat larut dalam 100 cm³ air pada 20 °C. Bandingkan dengan kuprum(II) sulfat, kira-kira 20 g dalam 100 cm³ air, dan barium sulfat, hanya kira-kira 0.0003 g dalam 100 g air pada suhu yang sama.

Jadi kalsium sulfat lebih kurang 100 kali kurang larut daripada kuprum(II) sulfat, walaupun lebih larut daripada barium sulfat. Nota KSSM mengelaskannya bersama garam tak larut, dan itulah jawapan yang perlu diberi dalam SPM. Anda mungkin pernah melihatnya dalam kehidupan harian: gipsum, bahan asas plaster, ialah satu bentuk kalsium sulfat.

Cara menjawab soalan SPM

Soalan dalam klip Kelas LIVE Aster Edu ini meminta garam sulfat yang larut dalam air. Pilihan A, C dan D ialah garam sulfat tak larut, jadi jawapannya B. Gunakan tiga langkah ini untuk soalan yang serupa:

1. Pastikan anion setiap pilihan ialah sulfat, SO₄²⁻.
2. Tandakan pilihan yang kationnya plumbum(II), barium atau kalsium. Garam sulfat bagi ketiga-tiga kation ini tak larut.
3. Pilihan yang tinggal ialah garam terlarutkan.

Soalan juga boleh diterbalikkan, contohnya "Garam manakah boleh disediakan melalui tindak balas penguraian ganda dua?" Kali ini pilih garam yang tak larut, seperti barium sulfat.

Dalam soalan struktur, anda mungkin diminta mencadangkan dua larutan untuk menyediakan garam sulfat tak larut. Pilih satu larutan yang membekalkan kation, misalnya larutan barium klorida atau barium nitrat, dan satu yang membekalkan ion sulfat, misalnya larutan natrium sulfat atau asid sulfurik cair. Kedua-dua bahan asal mesti larut supaya ionnya bebas bergerak dan dapat bergabung.

Jika soalan meminta huraian penyediaan, contohnya bagi barium sulfat, tulis langkah ini:

1. Campurkan larutan barium klorida dengan larutan natrium sulfat di dalam bikar dan kacau.
2. Turas campuran. Barium sulfat tertinggal sebagai baki pada kertas turas.
3. Bilas baki dengan air suling untuk menyingkirkan ion lain.
4. Keringkan baki dengan menekannya di antara beberapa helai kertas turas.

Senarai garam klorida tak larut berbeza sedikit: plumbum ada di situ juga, tetapi barium klorida dan kalsium klorida larut. Lihat nota garam klorida tak larut.

Contoh soalan dan jawapan

Soalan objektif. Pasangan larutan manakah yang menghasilkan mendakan putih apabila dicampurkan?

• A Larutan kuprum(II) nitrat dan larutan natrium sulfat
• B Larutan zink klorida dan asid sulfurik cair
• C Larutan magnesium nitrat dan larutan kalium sulfat
• D Larutan plumbum(II) nitrat dan larutan natrium sulfat

Jawapan: D.

Fikirkan garam yang mungkin terbentuk apabila ion-ion bertukar pasangan, kemudian semak keterlarutannya:

• A: Kuprum(II) sulfat dan natrium nitrat kedua-duanya larut, jadi tiada mendakan. Larutan kekal biru kerana ion kuprum(II).
• B: Zink sulfat larut, jadi ion zink dan ion sulfat kekal dalam larutan. Tiada mendakan.
• C: Magnesium sulfat dan kalium nitrat larut. Tiada mendakan.
• D: Plumbum(II) sulfat tak larut, jadi mendakan putih terbentuk: Pb²⁺(ak) + SO₄²⁻(ak) → PbSO₄(p).

Perhatikan bahawa pilihan A mengandungi kuprum, satu logam peralihan, tetapi kuprum(II) sulfat tetap larut. Yang menentukan sama ada mendakan terbentuk ialah gabungan kation dan anion, bukan jenis logam semata-mata.

Kesilapan biasa

• Menganggap semua garam plumbum tak larut. Plumbum(II) nitrat larut kerana semua garam nitrat larut, dan sebab itu larutannya digunakan untuk menyediakan plumbum(II) sulfat.
• Terlupa kalsium sulfat. Walaupun sedikit larut, ia tetap dalam senarai tak larut untuk SPM.
• Menggunakan penghabluran untuk garam tak larut. Garam tak larut diasingkan melalui penurasan, kemudian dibilas dengan air suling dan dikeringkan.
• Menulis formula seperti Ca₂SO₄. Cas Ca²⁺ dan SO₄²⁻ seimbang dalam nisbah 1:1, jadi formulanya CaSO₄. Cara menyeimbangkan cas diterangkan dalam nota formula kalsium fosfat.

Latihan cepat

1. Antara BaSO₄, ZnSO₄ dan PbSO₄, yang manakah larut dalam air? Jawapan: ZnSO₄.
2. Larutan X diasidkan dengan asid hidroklorik cair, kemudian larutan barium klorida ditambah dan mendakan putih terbentuk. Ion apakah yang hadir dalam X? Jawapan: Ion sulfat. Mendakan itu ialah barium sulfat.
3. Cadangkan dua larutan untuk menyediakan plumbum(II) sulfat. Jawapan: Larutan plumbum(II) nitrat dan larutan natrium sulfat, atau asid sulfurik cair. Persamaan ionnya ialah Pb²⁺ + SO₄²⁻ → PbSO₄.

Untuk latihan mingguan bersama guru, kelas Kimia Tingkatan 4 Sains Tulen Aster Edu diadakan secara langsung setiap Khamis, 8.00–9.00 malam.

Soalan lazim

Mengapa kalsium sulfat dikira tak larut jika ia sedikit larut?

Keterlarutannya sangat rendah berbanding garam sulfat biasa, iaitu kira-kira 0.2 g dalam 100 cm³ air pada 20 °C. Untuk SPM, kelaskan kalsium sulfat sebagai garam tak larut.

Adakah garam sulfat lain yang tak larut?

Jadual keterlarutan peringkat universiti, seperti dalam buku teks OpenStax, turut menyenaraikan sulfat argentum, strontium dan merkuri(I) sebagai pengecualian. Garam-garam ini di luar sukatan SPM, jadi tumpukan kepada tiga garam utama.

Bagaimana cara mudah mengingati tiga garam ini?

Gunakan singkatan "Bapa Pergi Kedai" untuk barium, plumbum dan kalsium. Kemudian ingat bahawa ketiga-tiga garam sulfatnya terbentuk sebagai mendakan putih.