Eksperimen: Membandingkan sifat sebatian ion dan kovalen

Sebatian ion dan kovalen berkelakuan sangat berbeza, dan eksperimen ini mengumpulkan perbezaan utama ke dalam satu perbandingan supaya coraknya mudah diingati dan diterangkan. Dengan menguji sifat yang sama, takat lebur, keterlarutan dan kekonduksian, pada sebatian ion dan kovalen sebelah-menyebelah, anda membina jadual yang bab Ikatan Kimia minta anda tahu dan justifikasikan. Panduan ini menyusun kaedah, pemerhatian, dan kemahiran Kertas 3 yang dihargai dalam pentaksiran amali.

Tujuan

Untuk membandingkan sifat fizikal sebatian ion, contohnya natrium klorida, dan sebatian kovalen, contohnya naftalena, dari segi takat lebur, keterlarutan dalam air dan dalam pelarut organik, dan kekonduksian elektrik, serta mengaitkan perbezaan dengan jenis ikatan.

Radas dan bahan

• Natrium klorida (sebatian ion)
• Naftalena (sebatian kovalen)
• Air suling dan pelarut organik, contohnya tetraklorometana
• Tabung uji dan rak tabung uji
• Penunu Bunsen, tripod dan radas pemanasan
• Elektrod karbon, sel, mentol dan wayar penyambung
• Spatula dan rod pengacau

Prosedur

1. Takat lebur. Letakkan jumlah kecil yang sama bagi natrium klorida dan naftalena dalam tabung pemijaran berasingan dan panaskan setiap satu dengan perlahan menggunakan nyalaan yang sama; catat yang mana melebur mudah dan yang mana tidak melebur.
2. Keterlarutan dalam air. Tambah satu spatula natrium klorida ke air dalam tabung uji, goncang, dan catat sama ada ia larut; ulang dengan naftalena.
3. Keterlarutan dalam pelarut organik. Tambah satu spatula natrium klorida ke pelarut organik, goncang, dan catat sama ada ia larut; ulang dengan naftalena.
4. Kekonduksian larutan. Di mana sesuatu sebatian larut, uji larutan itu dengan elektrod karbon, sel dan mentol, dan catat sama ada mentol menyala.
5. Catat setiap keputusan dalam jadual perbandingan bagi kedua-dua sebatian.

Pemerhatian yang dijangka

Natrium klorida tidak melebur dengan pemanasan perlahan, menunjukkan ia mempunyai takat lebur tinggi, manakala naftalena melebur mudah, menunjukkan ia mempunyai takat lebur rendah. Natrium klorida larut dalam air tetapi tidak dalam pelarut organik; naftalena tidak larut dalam air tetapi larut dalam pelarut organik. Larutan natrium klorida mengalirkan elektrik dan mentol menyala, manakala naftalena (yang tidak larut dalam air) tidak memberikan larutan akueus yang mengalirkan elektrik.

Inferens dan kesimpulan

Sebatian ion mempunyai takat lebur tinggi kerana daya elektrostatik yang kuat bertindak antara ion bercas bertentangan di seluruh kekisi gergasi, dan sejumlah besar tenaga haba diperlukan untuk mengatasinya. Sebatian kovalen mempunyai takat lebur rendah kerana ia terdiri daripada molekul yang dipegang bersama hanya oleh daya lemah antara molekul, yang memerlukan sedikit tenaga untuk diatasi. Sebatian ion larut dalam air, pelarut berkutub, tetapi tidak dalam pelarut organik; sebatian kovalen larut dalam pelarut organik tetapi tidak dalam air. Sebatian ion mengalirkan elektrik apabila larut kerana ionnya bebas bergerak, manakala sebatian kovalen tidak mengalirkan elektrik kerana ia tiada ion yang bebas bergerak. Semua perbezaan ini berpunca daripada jenis ikatan.

Kemahiran proses sains (gaya Kertas 3)

Membuat hipotesis. Sebatian ion mempunyai takat lebur lebih tinggi, larut dalam air dan mengalirkan elektrik dalam larutan, manakala sebatian kovalen mempunyai takat lebur lebih rendah, larut dalam pelarut organik dan tidak mengalirkan elektrik.

Mengenal pasti pemboleh ubah. Pemboleh ubah dimanipulasi ialah jenis sebatian (ion atau kovalen); pemboleh ubah bergerak balas ialah kelakuan peleburan, keterlarutan dan kekonduksian; pemboleh ubah dimalarkan termasuk amaun bahan, isi padu pelarut dan keadaan pemanasan.

Menjadualkan data. Lukis jadual perbandingan dengan baris bagi takat lebur, keterlarutan dalam air, keterlarutan dalam pelarut organik dan kekonduksian, dan satu lajur bagi setiap sebatian, supaya kedua-duanya boleh dibandingkan dengan sepintas lalu.

Membuat inferens. Daripada takat lebur tinggi dan keterlarutan air natrium klorida, simpulkan ikatan ion yang kuat; daripada takat lebur rendah dan keterlarutan organik naftalena, simpulkan daya lemah antara molekul kovalen.

Definisi secara operasi. Takat lebur tinggi ditakrifkan secara operasi di sini sebagai takat yang padanya sebatian tidak melebur di bawah pemanasan perlahan yang dengan mudah meleburkan sebatian kovalen.

Langkah keselamatan

• Kendalikan pelarut organik di kawasan berteruskan udara baik jauh daripada nyalaan, kerana wapnya boleh berbahaya dan sesetengah pelarut organik mudah terbakar.
• Pakai gogal keselamatan, kerana bahan yang dipanaskan dan pelarut boleh meletup kecil atau memercik.
• Panaskan tabung dengan perlahan dan halakannya jauh daripada orang, supaya bahan panas tidak terpancut ke arah sesiapa.
• Matikan bekalan elektrik sebelum melaraskan radas kekonduksian, untuk mengelakkan kejutan.

Ralat lazim

• Menggunakan amaun tidak sama. Amaun berbeza bagi dua sebatian menjadikan perbandingan peleburan tidak adil; guna amaun kecil yang sama.
• Mengelirukan pelarut. Menguji keterlarutan dalam pelarut yang salah memberi keputusan mengelirukan; labelkan air dan pelarut organik dengan jelas.
• Menguji kekonduksian pepejal. Kekonduksian di sini diuji pada larutan, bukan pepejal kering; pastikan sebatian telah larut dahulu.
• Memanaskan pelarut organik di atas nyalaan. Ini risiko kebakaran; jauhkan pelarut mudah terbakar daripada penunu Bunsen.

Cara guru kami menggunakan eksperimen ini

Dalam kelas Kimia SPM satu-ke-satu, diajar dalam bahasa Inggeris dari RM50 sejam, kami menggunakan perbandingan ini untuk membina jadual ion lawan kovalen yang pelajar mesti hasilkan semula dan justifikasikan. Pelajar yang boleh mengaitkan setiap sifat dengan ikatan, daya kekisi yang kuat atau daya lemah antara molekul, boleh menjawab soalan struktur dan sifat yang berulang merentasi Kimia SPM. Kerana membandingkan sifat ini ialah tugas Kertas 2 dan Kertas 3 yang piawai (Kertas 3 ialah Ujian Amali yang menaksir kemahiran proses sains), memahami sebabnya di sini, bukan sekadar keputusannya, melindungi markah sepanjang topik Ikatan Kimia.