IB Diploma IB · Kimia · HL: catatan pengajaran

Versi: Penilaian Pertama 2025

Catatan ini mencakup topik terpilih dari kurikulum; ini bukan keseluruhan spesifikasi.

Penilaian dan batas kurikulum

• Struktur dan reaktivitas menggantikan model topik/opsi lama. Entropi dan spontanitas adalah AHL; semua topik lainnya masih memerlukan pemisahan pernyataan SL/AHL yang tepat dari panduan.

• Kertas 1A MCQ + kerja eksperimen/data 1B, Kertas 2 respons pendek/luas; SL 1.5/1.5 jam, HL 2/2.5 jam; bobot 36%/44%. Investigasi ilmiah 20%, 3,000 kata.

• Kerja praktik 40 jam plus proyek sains kolaboratif 10 jam dan penyelidikan 10 jam; gunakan buku data kimia terkini.

Model gas dan suhu mutlak

Fokus unit resmi: Struktur 1.1 Pengenalan sifat partikel materi; Struktur 1.5 Gas ideal

Wadah gas tertutup mengalami perubahan tekanan saat dipanaskan. Rasio Celcius tidak dapat memprediksi perubahan tekanan karena model gas menggunakan suhu absolut.

Dalam model gas, partikel bergerak secara acak dan tekanan dihasilkan dari perpindahan momentum di dinding. Persamaan gas ideal menghubungkan tekanan, volume, jumlah zat, dan suhu absolut.

Pada jumlah dan volume tetap, tekanan berbanding lurus dengan suhu kelvin. Pada suhu dan jumlah tetap, tekanan berbanding terbalik dengan volume. Nyatakan bes mana yang tetap sebelum memilih hubungan.

Gunakan alat yang disetujui dengan rentang suhu dan batas tekanan yang ditetapkan oleh guru. Biarkan tercapainya kesetimbangan termal dan catat tekanan terhadap suhu Kelvin. Jangan pernah memanaskan wadah kedap udara improvisasi.

Kes contoh yang disemak

Diketahui: tekanan adalah 100 kPa pada 300 K, dengan volume dan jumlah tetap. Pada 330 K, p2/p1=T2/T1. p2=p1 T2/T1=100×330/300=110 kPa. Kenaikan 30 °C setara dengan perubahan 30 K, namun rasio suhu harus menggunakan kelvin.

Ralat biasa

Gas ideal adalah model dengan kondisi keabsahan. Nol Celcius bukan nol gerakan molekuler, dan energi dalam tidak ditentukan hanya oleh tekanan.

Partikel, ikatan dan sifat makroskopis

Fokus unit resmi: Struktur 1.2 Atom nuklir; Struktur 1.3 Konfigurasi elektron; Struktur 2.1 Model ionik; Struktur 2.2 Model kovalen; Struktur 2.3 Model logam; Struktur 2.4 Dari model menuju material; Struktur 3.1 Tabel periodik: klasifikasi unsur

Kristal garam menghantarkan listrik saat dilarutkan tetapi tidak saat padat. Ion ada dalam kedua keadaan; kemampuan mereka untuk bergerak berubah.

Ikatan ionik adalah tarik-menarik elektrostatik antara ion bermuatan berlawanan. Ikatan kovalen melibatkan elektron yang dibagi. Ikatan logam melibatkan tarik-menarik antara ion logam positif dan elektron terdelokalisasi.

Untuk menjelaskan sifat makroskopis, sebutkan struktur, partikel, gaya, dan pembawa muatan yang bergerak. Zat molekuler sederhana dapat memiliki ikatan kovalen yang kuat di dalam molekul tetapi tarikan lemah antar molekul.

Bandingkan zat menggunakan bukti seperti titik lebur, konduktivitas saat padat dan cair, serta kelarutan. Satu sifat jarang membuktikan suatu struktur; gunakan pola bukti.

Kes contoh yang disemak

Diketahui: unsur memiliki nomor atom 12 dan nomor massa 24. Proton = 12; neutron = nomor massa - nomor atom = 24 - 12 = 12. Ion 2+ memiliki elektron = 12 - 2 = 10. Muatan mengubah jumlah elektron, bukan inti.

Ralat biasa

Mencairkan zat molekuler sederhana biasanya mengatasi tarikan antarmolekul; hal itu tidak memerlukan pemutusan semua ikatan kovalen di dalam setiap molekul.

Jumlah, persamaan, dan pereaksi pembatas

Fokus unit resmi: Struktur 1.4 Menghitung partikel berdasarkan massa: mol; Reaktivitas 2.1 Seberapa banyak? Jumlah perubahan kimia

Massa terkecil dari reaktan tidak selalu menjadi pereaksi pembatas. Persamaan stoikiometri membandingkan jumlah partikel, bukan gram secara langsung.

Mol mengukur jumlah zat. Gunakan massa molar untuk mengonversi massa menjadi jumlah mol. Koefisien persamaan stoikiometri memberikan rasio mol; koefisien tersebut tidak memberikan massa yang sama.

Hitung jumlah yang tersedia untuk setiap reaktan dan bagi dengan koefisiennya. Rasio yang lebih kecil membatasi reaksi. Gunakan reaktan tersebut untuk menghitung produk maksimum sebelum membandingkan hasil aktual.

Tulis persamaan stoikiometri terlebih dahulu, sertakan satuan dalam massa molar, lalu konversikan setiap massa atau volume larutan yang diberikan menjadi jumlah mol. Konversikan sentimeter kubik ke desimeter kubik sebelum menggunakan konsentrasi dalam mol per desimeter kubik.

Kes contoh yang disemak

Diketahui: 2.0 g Mg bereaksi dengan asam berlebih. Gunakan jumlah = massa/massa molar. Dengan massa molar Mg = 24.0 g per mol, jumlah Mg = 2.0/24.0 = 0.0833 mol. Dalam Mg + 2HCl → MgCl2 + H2, jumlah H2 = jumlah Mg = 0.0833 mol.

Ralat biasa

Asam berlebih berarti asam tidak membatasi perhitungan yang dinyatakan. Koefisien 2 di depan HCl tidak menggandakan jumlah hidrogen.

Struktur organik dan jalur reaksi

Fokus unit resmi: Struktur 3.2 Gugus fungsi: klasifikasi senyawa organik; Reaktivitas 3.3 Reaksi berbagi elektron; Reaktivitas 3.4 Reaksi berbagi pasangan elektron

Dua senyawa dapat memiliki rumus molekul yang sama tetapi struktur yang berbeda. Gugus fungsinya membantu memprediksi reaksi apa yang mereka alami.

Seri homolog berbagi gugus fungsi dan rumus umum. Isomer struktural berbagi rumus molekul tetapi berbeda dalam koneksi atom. Alkena mengandung ikatan rangkap karbon-karbon.

Bedakan penambahan, substitusi, oksidasi, dan polimerisasi dengan melacak ikatan sebelum dan setelah reaksi. Kondisi dan pereaksi berada pada panah reaksi; mereka bukan label yang dapat saling ditukar.

Gambar formula tampilan atau struktur dengan jumlah ikatan yang benar pada setiap karbon. Gunakan hitungan karbon untuk memeriksa sintesis yang diusulkan. Pada tingkat lanjut, lacak pereaksi dan kondisi melalui rute bertahap.

Kes contoh yang disemak

Diketahui: etena menambahkan bromin di sepanjang ikatan rangkapnya. Rangka dua karbon tetap utuh dan setiap karbon mendapatkan satu atom bromin, menghasilkan 1,2-dibromoetana. Satu mol etena bereaksi dengan satu mol bromin dalam reaksi penambahan ini.

Ralat biasa

Pemudaran bromin memberikan bukti ketidakjenuhan dalam tes yang sesuai. Hal itu bukan bukti bahwa sampel tak dikenal secara spesifik adalah etena.

Kalorimetri dan energi kimia

Fokus unit resmi: Reaktivitas 1.1 Mengukur perubahan entalpi; Reaktivitas 1.2 Siklus energi dalam reaksi

Gelas memanas ketika dua larutan bereaksi. Kenaikan suhu mengukur energi yang ditransfer ke lingkungan; hal itu tidak langsung sama dengan perubahan entalpi.

Reaksi eksotermik mentransfer energi ke lingkungan. Reaksi endotermik menyerap energi dari lingkungan. Pemutusan ikatan memerlukan energi; pembentukan ikatan melepaskan energi.

Gunakan energi yang ditransfer = massa × kapasitas panas spesifik × perubahan suhu. Konversi joule ke kilojoule sebelum membaginya dengan jumlah reaksi. Perubahan entalpi molar eksotermik memiliki tanda negatif.

Gunakan isolasi dan penutup, ukur suhu awal secara konsisten, aduk, dan catat seri suhu-waktu. Perkirakan suhu reaksi dari ekstrapolasi yang tepat alih-alih mengabaikan pendinginan selama pengukuran.

Kes contoh yang disemak

Diketahui: 100 g larutan naik sebesar 5.0 °C; kapasitas panas spesifik adalah 4.18 J per gram per derajat. q = mcΔT. q = 100 × 4.18 × 5.0 = 2,090 J = 2.09 kJ. Jika 0.050 mol bereaksi, ΔH = -q/n = -2.09/0.050 = -41.8 kJ per mole.

Ralat biasa

Kehilangan panas biasanya menurunkan kenaikan suhu yang teramati. Larutan yang menerima panas dan reaksi yang kehilangan panas memiliki tanda yang berlawanan.

Atmosfer, sumber daya, dan keputusan siklus hidup

Fokus unit resmi: Reaktivitas 1.3 Energi dari bahan bakar

Wadah yang dapat digunakan kembali mungkin memerlukan lebih banyak energi untuk diproduksi daripada wadah sekali pakai. Dampaknya tergantung pada seberapa sering digunakan dan apa yang terjadi saat pembuangan.

Penilaian siklus hidup mempertimbangkan bahan baku, manufaktur, transportasi, penggunaan, dan proses akhir hayat. Gas rumah kaca menyerap dan memancarkan radiasi inframerah; efek polusi dan iklim adalah pertanyaan yang terkait namun berbeda.

Tentukan unit fungsional sebelum membandingkan produk. Layanan yang disalurkan sama, seperti membawa satu liter air seratus kali, lebih adil daripada membandingkan satu objek dengan objek lain tanpa memandang masa pakainya.

Daftarkan batas sistem, sumber energi, dan asumsi. Bandingkan permintaan air, emisi, dan limbah secara terpisah sebelum membuat penilaian. Jelaskan prioritas siapa yang memengaruhi keputusan dan di mana data tidak pasti.

Kes contoh yang disemak

Diketahui: item yang dapat digunakan kembali memerlukan 1,000 unit energi untuk dibuat dan 10 per penggunaan; item sekali pakai memerlukan 60 per penggunaan. Kesamaan terjadi ketika 1,000 + 10n = 60n. Pengaturan ulang memberikan 1,000 = 50n, sehingga n = 20 penggunaan dalam model sederhana ini.

Ralat biasa

Model titik impas sensitif terhadap asumsi pembersihan, transportasi, dan pembuangan. Dapat didaur ulang tidak menjamin bahwa item tersebut benar-benar dikumpulkan dan didaur ulang.

Entropi, Energi Gibbs dan Kelayakan

Fokus satuan resmi: Reaktivitas 1.4 Entropi dan spontanitas

Suatu reaksi dapat bersifat endotermik namun tetap menguntungkan secara termodinamika. Enthalpy saja tidak menentukan arah yang diuntungkan pada suhu tertentu.

Entropi berkaitan dengan penyebaran energi dan jumlah susunan mikroskopis yang tersedia. Energi Gibbs menggabungkan enthalpy, entropi, dan suhu mutlak untuk proses pada suhu dan tekanan konstan.

Gunakan ΔG = ΔH - TΔS dengan satuan energi yang konsisten. Perubahan energi Gibbs negatif menunjukkan kelayakan termodinamika untuk kondisi yang dinyatakan, bukan laju reaksi yang cepat. Rintangan aktivasi dapat membuat proses yang menguntungkan berlangsung lambat.

Nyatakan apakah nilai merupakan besaran keadaan standar dan catat suhu dalam Kelvin. Konversi entropi dari joule per Kelvin per mol menjadi kilojoule per Kelvin per mol ketika enthalpy dalam kilojoule per mol.

Kes contoh yang disemak

Diketahui: ΔH = +20 kJ per mol, ΔS = +100 J per Kelvin per mol dan T = 300 K. Konversi ΔS = 0.100 kJ per Kelvin per mol. ΔG = ΔH - TΔS = 20 - 300×0.100 = -10 kJ per mol. Proses tersebut menguntungkan di bawah pendekatan yang dinyatakan.

Ralat biasa

Kelayakan termodinamika tidak menetapkan laju reaksi. Celcius tidak dapat menggantikan Kelvin dalam TΔS, dan kesalahan konversi satuan dapat mengubah hasil sebesar faktor 1,000.

Titrasi dan konsentrasi yang dapat dipertanggungjawabkan

Fokus unit resmi: Reaktivitas 2.1 Seberapa banyak? Jumlah perubahan kimia; Reaktivitas 3.1 Reaksi transfer proton

Pembacaan buret bukanlah volume yang dikeluarkan. Titran adalah perbedaan antara pembacaan akhir dan awal, dan kedua pembacaan memiliki ketidakpastian.

Titrasi mengukur jumlah larutan yang dibutuhkan untuk bereaksi dengan jumlah terukur dari larutan lain. Persamaan memberikan rasio mol. Titik akhir indikator mendekati titik ekuivalen ketika indikator yang sesuai digunakan.

Hitung jumlah yang diketahui terlebih dahulu, terapkan rasio stoikiometri, lalu bagi dengan volume larutan tak diketahui dalam desimeter kubik. Gunakan titrasi konkordan sesuai metode sekolah dan laporkan nilai yang diterima.

Bilas buret dengan larutannya dan pipet dengan larutan yang dipindahkan. Bilas labu dengan air suling. Tambahkan titran perlahan mendekati titik akhir, goyangkan, dan baca meniskus pada tingkat mata. Gunakan ubin putih dan pelindung mata yang sesuai.

Kes contoh yang disemak

Diketahui: 25.0 sentimeter kubik asam bereaksi 1:1 dengan 20.0 sentimeter kubik basa 0.100 mol per desimeter kubik. n = cV = 0.100×0.0200 = 0.00200 mol. Jumlah asam adalah 0.00200 mol. c = n/V = 0.00200/0.0250 = 0.0800 mol per desimeter kubik.

Ralat biasa

Menambahkan air suling ke dalam labu mengubah volume tetapi tidak mengubah jumlah analit yang dipindahkan. Jangan rata-ratakan titrasi kasar dengan nilai konkordan yang diukur dengan teliti.

Laju, katalis, dan titik akhir yang dapat diandalkan

Fokus satuan resmi: Reaktivitas 2.2 Seberapa cepat? Laju perubahan kimia

Reaksi yang lebih cepat selesai lebih cepat, tetapi tidak selalu menghasilkan lebih banyak produk. Laju dan hasil akhir menjawab pertanyaan yang berbeda.

Laju reaksi menggambarkan reaktan yang digunakan atau produk yang terbentuk per satuan waktu. Suhu yang lebih tinggi meningkatkan fraksi tumbukan yang memiliki cukup energi. Katalis menyediakan jalur alternatif dengan energi aktivasi yang lebih rendah.

Grafik produk-waktu memiliki kemiringan yang lebih curam di mana laju lebih besar. Garis singgung memperkirakan laju sesaat; garis potong memberikan laju rata-rata selama suatu interval. Puncak datar akhir mencerminkan total produk terkumpul di bawah kondisi yang dinyatakan.

Untuk produksi gas, periksa alat untuk kebocoran, mulai penghitungan waktu secara konsisten, dan catat volume pada interval reguler. Pertahankan konsentrasi, jumlah reaktan, dan luas permukaan tetap saat mengubah suhu.

Kes contoh yang disemak

Diketahui: volume gas meningkat dari 10 hingga 34 sentimeter kubik antara 20 dan 60 detik. Rata-rata laju = perubahan volume / perubahan waktu. Laju = (34 - 10)/(60 - 20) = 0.60 sentimeter kubik per detik. Ini belum tentu laju instan pada 40 detik.

Ralat biasa

Katalisator tidak mengubah konstanta kesetimbangan pada suhu tetap. Metode kehilangan massa tidak dapat mendeteksi semua reaksi, dan hilangnya gas melalui kebocoran akan membiaskan hasil eksperimen pengumpulan.

Kesetimbangan dan perubahan kondisi

Fokus satuan resmi: Reaktivitas 2.3 Seberapa jauh? Luas perubahan kimia

Reaksi reversibel dapat terus berlangsung dalam wadah tertutup sementara konsentrasi terukur tetap konstan. Komposisi yang konstan tidak berarti partikel telah berhenti bereaksi.

Kesetimbangan dinamis terjadi dalam sistem tertutup ketika laju maju dan mundur sama. Konsentrasi reaktan dan produk konstan, tetapi mereka tidak harus sama.

Perubahan konsentrasi atau tekanan mengganggu keseimbangan. Sistem merespons menuju kesetimbangan baru. Perubahan suhu juga dapat mengubah konstanta kesetimbangan; katalisator mengubah seberapa cepat kesetimbangan tercapai.

Nyatakan persamaan setara dan apakah reaksi maju bersifat eksoterm sebelum memprediksi efek suhu. Hitung koefisien gas saat mempertimbangkan tekanan; tekanan tidak memiliki efek komposisi jika jumlah gas sama di kedua sisi.

Kes contoh yang disemak

Diketahui: dalam A ⇌ B, konsentrasi kesetimbangan adalah [A] = 0.20 dan [B] = 0.60 dalam satuan konsentrasi yang sama. Untuk ekspresi ini, K = [B]/[A]. K = 0.60/0.20 = 3.0. Laju yang sama tidak berarti K = 1.

Ralat biasa

Jangan menggunakan katalisator untuk mengklaim hasil kesetimbangan yang lebih besar. Untuk kesetimbangan heterogen, padatan murni dikecualikan dari ekspresi kesetimbangan biasa.

Redoks dan elektrolisis

Fokus satuan resmi: Reaktivitas 3.2 Reaksi transfer elektron

Larutan garam berair dapat menghasilkan produk elektroda yang berbeda dari garam leleh. Air memperkenalkan spesies pesaing ke dalam sistem.

Oksidasi adalah pelepasan elektron dan reduksi adalah penerimaan elektron. Dalam elektrolisis, kation bergerak menuju katoda dan anion menuju anoda. Reduksi terjadi di katoda.

Prediksi produk menggunakan elektrolit dan material elektroda yang ditentukan. Dalam larutan berair, hidrogen atau oksigen dapat terbentuk karena spesies terkait air bersaing. Garam leleh hanya mengandung ion-ion dari garam tersebut.

Gunakan sumber arus searah tegangan rendah, elektroda yang disetujui, dan penilaian risiko sekolah. Kumpulkan gas hanya dengan metode yang disetujui. Jaga demonstrasi klorin di bawah kendali guru; jangan meminta siswa menghasilkan gas berbahaya secara mandiri.

Kes contoh yang disemak

Diketahui: ion tembaga menerima dua elektron. Persamaan setengah: Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu. Satu mol Cu²⁺ memerlukan dua mol elektron. Untuk 0.050 mol tembaga, jumlah elektron = 2 × 0.050 = 0.100 mol.

Ralat biasa

Tanda elektroda bergantung pada jenis sel. Dalam sel elektrolitik, katoda bernilai negatif; reduksi tetap merupakan proses penentu di katoda dalam setiap sel.

Ketidakpastian, gradien, dan pengujian model

Fokus unit resmi: Program Praktis Eksperimental

Garis yang melewati setiap titik data berguna, namun gradiennya masih bisa belum pasti. Grafik merupakan bukti untuk sebuah model dalam rentang pengukuran.

Variasi acak membuat pembacaan berulang berbeda. Kesalahan sistematis menggeser hasil secara konsisten. Ketidakpastian absolut memiliki satuan terukur; ketidakpastian relatif atau persentase membandingkan ketidakpastian dengan nilai terukur.

Untuk perkalian atau pembagian, menjumlahkan ketidakpastian pecahan adalah pendekatan maksimum-ketidakpastian yang umum. Untuk selisih, jumlahkan ketidakpastian absolut. Intersep tak nol dapat mengungkapkan offset atau model yang tidak lengkap.

Tampilkan satuan pada sumbu dan pilih skala yang masuk akal. Plot batang ketidakpastian di mana dibenarkan, gambar garis kemiringan terbaik alih-alih menghubungkan setiap titik, dan perkirakan gradien paling curam dan landai yang masuk akal ketika metode kursus mensyaratkannya.

Kes contoh yang disemak

Diketahui: panjang = 50.0 mm dengan ketidakpastian 1.0 mm. Ketidakpastian peratusan = ketidakpastian mutlak / nilai × 100 = 1.0/50.0×100 = 2.0%. Untuk hasil bahagi dua kuantiti yang diukur secara bebas dengan ketidakpastian peratusan maksimum 2% dan 3%, anggaran maksimum yang dijumlahkan ialah 5%.

Ralat biasa

Pengulangan pembacaan mengurangi ketidakpastian acak dalam rata-rata tetapi tidak secara otomatis menghilangkan kesalahan nol. Jangan menyertakan lebih banyak angka desimal daripada yang dapat didukung oleh pengukuran Anda.