Phase diagram of CO2 and H2O

Assalamualaikum dan selamat sejahtera...

Phase diagram merupakan diagram paksi Pressure(atm)  vs Temperature(^oC). Untuk melukis phase diagram untuk CO₂ dan H₂O, make sure region solid-liquid-gas berada di tempat yang betul. Lepas tu make sure tahu kedudukan dan condition TRIPLE POINT, CRITICAL POINT, pressure dan temperature untuk normal melting point dan boiling point.

Phase diagram untuk CO₂ mempunyai +ve slope untuk solid-liquid equilibrium line. (line O-D untuk gambarajah di bawah)

Phase diagram CO₂

_{Sedangkan H2O mempunyai –ve slope untuk solid-liquid equilibrium line. (line A-D untuk gambarajah di bawah)}

 Phase diagram H₂O

Ok, kenapa ada beza +ve slope dan -ve slop untuk  CO₂ dan H₂O ini adalah disebabkan oleh perbezaan density(ketumpatan). 

Anomalous behaviour of H₂O (-ve slop)

Solid H₂O (ais) mempunyai ketumpatan yang lebih rendah daripada liquid H₂O (air). Sebab tu ais terapung di atas permukaan air kan. Sebab struktur air akan expand bila ia bertukar menjadi ais. Jadi, bila density ais ini lebih rendah, bermaksud volume ais lebih tinggi. (bila expand volume semakin tinggi).

Untuk -ve slop ini, kita berbincang tentang line solid-liquid in equilibrium. (Line A-D merujuk phase equilibrium di atas)

H2O(s) ⇌ H2O(l)

Ini bermaksud, fasa yang exist di atas line ini adalah ais dan air yang sama banyak. equilibrium = equal.

Bermula di triple point, fasa solid, liquid dan gas berada dalam equilibrium. (seimbang=sama banyak). Jadi bila pressure meningkat, volume akan rendah. (Boyle's law) so time ni H₂O akan exist sebagai air (liquid phase). Tapi kita nak line solid-liquid equilibrium. Bermaksud kita nak fasa air dan ais sama banyak. Bukan nak fasa air tu saja bila pressure meningkat. 

Jadi, untuk hasilkan ais daripada air tadi apa yang kita akan buat? ya betul! Bekukan ia. Jadi rendahkan temperature. Supaya air beku jadi ais. Sebab tulah line solid-liquid equilibrium tu bergerak ke kiri apabila pressure semakin meningkat. Sebab tu line tu jadi -ve slop. 

Secara ringkasannya mcm ni;

_{+ve slope CO2}

 CO₂(s) ⇌ CO₂(l)  (fasa solid dan liquid in equilibrium = sama banyak)

Untuk CO₂ pula, density solid CO₂ adalah lebih tinggi berbanding CO₂ liquid. (normal)

Jadi Volume CO₂ solid lebih rendah berbanding CO₂ liquid. Jadi, apabila pressure meningkat, volume rendah (Boyle's Law).

So bila pressure meningkat lebih banyak solid CO₂ dihasilkan. Macam tadi juga, kita nak solid dan liquid sama banyak. Bukan lebih banyak solid CO₂ terhasil apabila pressure meningkat. Jadi, macam mana nak hasilkan semula lebih banyak liquid CO₂? tepat sekali! Cairkan ia. Untuk cairkan, perlulah tinggikan temperature. Sebab tu semakin pressure meningkat, temperature pun perlu ditingkatkan. Line tersebut akan bergerak ke kanan. So dapatlah +ve slop untuk CO₂. 

Jadi, untuk menjawab segala persoalan tentang ini, main reason adalah disebabkan oleh perbezaan ketumpatan. Solid H₂O mempunyai density yang lebih rendah daripada liquid H₂O sedangkan solid CO₂ mempunyai density yang lebih tinggi berbanding liquid CO₂.

Semoga ia dapat membantu. Selamat belajar! 

Line spectrum dan energy level

Assalamualaikum dan selamat sejahtera...

Terdapat perbezaan ya di antara 2^nd energy level dan 2^nd line of Balmer series. Pertama sekali kena fahamkan apakah energy level dan apakah line spectrum.

Energy level merupakan orbit untuk electron. n=1,2,3,4 etc. Means kalau saya saya cakap 2^nd energy level bermaksud n=2.

Tapi kalau 2^nd line of Balmer series bermaksud n=4. Sebab line spectrum tu sendiri ada 5 siri.

Lyman series - ground state = 1
Balmer series - ground state = 2
Paschen series - ground state = 3
Brackett series - ground state = 4
Pfund series - ground state = 5

Ok, rujuk semula contoh tadi,  2^nd line of Balmer series bermaksud ground state dalam siri ini adalah n=2. Jadi, 2^nd line bermaksud ada 2 line di atas ground state, n=2. Line pertama di atas ground state dalam siri balmer adalah n=3 manakala line kedua bermaksud n=4.


Jadi kalau kalau 3^rd energy level bermaksud n=3. Tapi kalau 3^rd line of paschen series bermaksud n=6

Mudah kan? Semoga bermanfaat!

Senang je formula dalam tajuk Atomic Structure

 Assalamualaikum dan selamat sejahtera...

“Puan, formula untuk chapter 2 akan diberi tak dalam soalan?”
“Puan, saya confuse nak guna formula Rh (rydberg constant) yang mana satu”

Haaa... tu adalah di antara soalan yang kerap saya dapat daripada para pelajar matrik ni. Pelajar-pelajar ni nervous bila nak masuk exam pertengahan sem yang dibuat secara dalaman (Gear Up Potential). Kalut sebab formula yang ada dalam chapter ni tak hafal lagi sebab tak tau kena hafal dan masih keliru nak guna yang mana satu.

Actually hanya ada 5 formula saja dalam tajuk ni. Sikit yang amat kan. Formula nak cari energy of electron, formula nak cari panjang gelombang electron dan nak cari  frekuensi electron.

So, jom diskas!

1) Formula nak cari energy electron;

i) Energy electron at its energy level. Time ni electron tu bergerak dalam orbit dia saja. Tak pindah randah lagi ke excited state.

E = -Rh ( 1/n²)  where n = energy level , Rh = Rydberg constant = 2.18x10^-18J

Contoh soalan :
Calculate the energy of electron at 2^nd energy level.

Gantikan saja n = 2
So E = - 2.18 x 10^-18 ( 1/ 2²)
        = - 5.45 x 10^-19J

ii) Formula nak cari energy electron bila electron tersebut dah dpt tenaga dan mula bergerak ke excited state;

∆ E = Rh (1/n_i² - 1/n_f²) where n_i = electron tersebut mula bergerak dari mana, n_f = di mana electron tu berhenti bergerak

Contoh soalan 1 :
What is the energy emitted during a transition of electron from the 5^th energy level to 2^nd energy level.

Maka n_i = 5 , n_f = 2. Sebab energy emitted adalah apabila electron tu jatuh daripada excited state (nilai n yang lebih tinggi) kepada ground state (nilai n yg lebih rendah)

So ∆E = 2.18 x 10^-18 ( 1/5² - 1/2²)
           = - 4.58 x 10^-19J (-ve sign nak tunjukkan bahawa energy dibebaskan (energy emitted)

Contoh soalan 2
Calculate the energy emitted of the 2^nd line of Balmer series.

Maka  n_i = 4 , n_f = 2 

Eh, ada beza ke 2^nd energy level dan 2^nd line of Balmer series? Ya....ada beza anak-anak. Klik sini untuk Beza line spectrum dan energy level kalau masih keliru maksud kedua-dua term tersebut. 

So ∆E = 2.18 x 10^-18 ( 1/4² - 1/2²)

           = -4.088 x 10^-19J

Mesti ingat sekiranya energy emitted bermaksud energy released. Energy released adalah apabila electron tu jatuh daripada excited state kepada ground state. Kalau jatuh mestilah daripada tempat yang lebih tinggi kan. 

2) Formula nak cari panjang gelombang;

formula 1

1/λ = Rh (1/n₁² - 1/n₂²) where Rh = 1.097 x 10⁷ m^-1, n₁ mesti nilai n yang lebih kecil daripada n₂ sebab nak dapatkan nilai panjang gelombang nilai positif. Tak kisah electron tu jatuh daripada excited state atau nak naik daripada ground state. Sebab panjang nilai positif.

 formula 2

∆E = hc / λ , where h = plank constant (6.63x10^-34) , c= speed of light (3.00x10⁸)

so, λ = hc/∆E 

3) Formula nak cari frekuensi;

Formula 1

∆E = hv, where h = plank constant (6.63x10^-34)

so, v = ∆E/h

Formula 2

v=c/λ where c= speed of light (3.00x10⁸)



So, sikit je kan formula yang nak kena hafal. Selamat menghafal anak-anak. Semoga bermanfaat!