Ikatan kovalen

Halaman ini merangkumi satu standard kandungan Tingkatan 4 sahaja: ikatan kovalen. Ia jalan kedua ke arah kestabilan dalam bab Ikatan Kimia. Jika ikatan ion memindahkan elektron, ikatan kovalen pula berkongsi elektron. Anda perlu boleh mentakrifkan ikatan kovalen dengan tepat, menentukan berapa pasangan elektron dikongsi, dan melukis perkongsian itu dalam gambar rajah titik-dan-silang, kemahiran yang diuji pemeriksa berulang kali.

Apa itu ikatan kovalen

Ikatan kovalen terbentuk apabila dua atom berkongsi sepasang (atau beberapa pasang) elektron. Setiap pasangan yang dikongsi dikira oleh kedua-dua atom ke arah petala terluar yang penuh, jadi kedua-dua atom mencapai oktet yang stabil (atau duplet untuk hidrogen). Pengikatan kovalen berlaku antara atom bukan logam, kerana bukan logam mempunyai banyak elektron valens dan lebih mudah berkongsi berbanding menerima atau melepaskan beberapa elektron.

Bilangan pasangan yang dikongsi memberi nama kepada ikatan itu:

• Ikatan kovalen tunggal, satu pasangan elektron dikongsi (contohnya H–H dalam H₂).
• Ikatan kovalen ganda dua, dua pasangan dikongsi (contohnya O=O dalam O₂).
• Ikatan kovalen ganda tiga, tiga pasangan dikongsi (contohnya N≡N dalam N₂).

Bagaimana perkongsian berlaku

Ambil hidrogen, H₂. Setiap atom hidrogen mempunyai 1 elektron dan memerlukan 2 (satu duplet, seperti helium). Kedua-dua atom masing-masing menyumbang satu elektron kepada satu pasangan yang dikongsi, yang kini dikira oleh kedua-dua atom, jadi setiap hidrogen mempunyai duplet yang stabil. Dalam gambar rajah titik-dan-silang anda melukis pasangan yang dikongsi di kawasan pertindihan antara dua atom, menggunakan titik untuk elektron satu atom dan silang untuk elektron atom lain, supaya perkongsian itu kelihatan.

Bagi molekul yang lebih besar, idea yang sama berulang. Dalam metana, CH₄, karbon (2.4) mempunyai 4 elektron valens dan berkongsi satu pasangan dengan setiap empat atom hidrogen, membentuk empat ikatan tunggal; karbon mencapai oktet dan setiap hidrogen mencapai duplet. Dalam karbon dioksida, CO₂, karbon berkongsi dua pasangan dengan setiap oksigen, membentuk dua ikatan ganda dua (O=C=O).

Contoh penyelesaian

Soalan. Air terbentuk daripada oksigen (susunan elektron 2.6) dan hidrogen (susunan 1). Terangkan bagaimana ikatan kovalen terbentuk, nyatakan jenis dan bilangan ikatan, dan berikan formula molekul.

Langkah 1, Kira keperluan setiap atom. Oksigen mempunyai 6 elektron valens dan memerlukan 2 lagi untuk oktet. Setiap hidrogen mempunyai 1 elektron dan memerlukan 1 lagi untuk duplet.

Langkah 2, Padankan perkongsian. Kerana setiap hidrogen hanya boleh berkongsi satu elektron, oksigen mesti berkongsi dengan dua atom hidrogen. Oksigen menyumbang satu elektron kepada setiap dua pasangan yang dikongsi, dan setiap hidrogen menyumbang satu elektron kepada pasangannya.

Langkah 3, Semak petala terluar. Melalui dua pasangan yang dikongsi, oksigen kini mengira 8 elektron terluar (oktet yang stabil) dan setiap hidrogen mengira 2 (duplet yang stabil).

Langkah 4, Namakan ikatan dan formula. Terdapat dua ikatan kovalen tunggal (H–O–H). Satu atom oksigen terikat kepada dua atom hidrogen, jadi formula molekulnya ialah H₂O.

Jawapan. Oksigen berkongsi satu pasangan elektron dengan setiap dua atom hidrogen, membentuk dua ikatan kovalen tunggal. Oksigen mencapai oktet dan setiap hidrogen mencapai duplet, menghasilkan molekul H₂O.

Soalan latihan

Soalan. Karbon (susunan elektron 2.4) dan oksigen (2.6) membentuk karbon dioksida. Terangkan bagaimana ikatan kovalen terbentuk, nyatakan jenis ikatan, dan berikan formula molekul.

Jawapan. Karbon mempunyai 4 elektron valens dan memerlukan 4 lagi untuk oktet; setiap oksigen mempunyai 6 dan memerlukan 2 lagi. Karbon berkongsi dua pasangan elektron dengan setiap atom oksigen, membentuk dua ikatan kovalen ganda dua (O=C=O). Melalui perkongsian ini karbon mencapai oktet dan setiap oksigen mencapai oktet. Satu atom karbon terikat kepada dua atom oksigen, jadi formula molekulnya ialah CO₂.

Petua peperiksaan

Hafal takrif dengan tepat: ikatan kovalen ialah perkongsian sepasang (atau beberapa pasang) elektron antara atom, perkataannya perkongsian, bukan pemindahan, dan ia berlaku antara bukan logam. Apabila anda melukis gambar rajah titik-dan-silang, tunjukkan elektron terluar sahaja, letakkan pasangan yang dikongsi di kawasan pertindihan, dan guna titik untuk satu atom dan silang untuk atom lain supaya perkongsian itu jelas. Kira dengan teliti: satu pasangan dikongsi ialah ikatan tunggal, dua ialah ikatan ganda dua, tiga ialah ikatan ganda tiga. Kesilapan yang sangat lazim ialah melukis gambar rajah gaya ion (elektron dipindahkan, ion dalam kurungan) untuk molekul kovalen, bagi ikatan kovalen tiada ion dan tiada cas.

Kedudukan tajuk ini

Ikatan kovalen berdiri bersama ikatan ion sebagai dua jenis ikatan teras bab Ikatan Kimia, dan kedua-duanya wujud atas sebab yang sama, memberi setiap atom susunan gas adi yang stabil. Memahami perkongsian kovalen menyediakan anda untuk ikatan datif (ikatan kovalen khas) dan untuk sifat sebatian kovalen kemudian dalam bab ini. Berlatih gambar rajah titik-dan-silang dengan contoh penyelesaian dan uji diri pada molekul seperti NH₃, CH₄ dan N₂ dengan soalan latihan. Dalam kelas dalam talian satu-ke-satu Kimia SPM kami, diajar dalam bahasa Inggeris, dari RM50/jam, guru kami memastikan anda tidak pernah keliru antara perkongsian dan pemindahan dan gambar rajah anda meletakkan pasangan yang dikongsi dengan betul, iaitu tepat yang memperoleh markah penuh untuk standard ini merentasi Kimia SPM.

Molekul dan struktur kovalen

Kebanyakan sebatian kovalen yang anda temui pada peringkat ini ialah molekul mudah, kumpulan kecil atom yang terikat kovalen, seperti H₂O, CO₂, NH₃ dan CH₄. Dalam molekul ini, ikatan kovalen di dalam molekul memang kuat, tetapi daya tarikan antara molekul yang berasingan adalah lemah. Perbezaan ini penting: ia menerangkan mengapa sebatian kovalen mudah biasanya mempunyai takat lebur dan takat didih yang rendah, satu idea yang akan anda gunakan semula dalam standard sifat sebatian. Perhatikan juga bahawa perkongsian hanya berlaku antara bukan logam, kerana kedua-dua atom mempunyai kecenderungan untuk menerima elektron dan tidak ada yang mahu melepaskan elektron sepenuhnya seperti dalam pengikatan ion. Apabila menjawab soalan, nyatakan dengan jelas bilangan pasangan yang dikongsi dan susunan terluar yang dicapai oleh setiap atom, itulah butiran yang membezakan jawapan markah penuh daripada jawapan separuh.

Ringkasan pantas

• Ikatan kovalen ialah perkongsian sepasang (atau beberapa pasang) elektron antara atom bukan logam.
• Setiap pasangan yang dikongsi membantu kedua-dua atom mencapai oktet yang stabil (atau duplet untuk hidrogen).
• Satu pasangan dikongsi = ikatan tunggal; dua = ganda dua; tiga = ganda tiga.
• Dalam gambar rajah titik-dan-silang, letak pasangan yang dikongsi di pertindihan; tiada ion atau cas.
• Contoh: H₂ dan CH₄ (tunggal), O₂ dan CO₂ (ganda dua), N₂ (ganda tiga).