Pembentukan sebatian dan kestabilan atom

Halaman ini merangkumi satu standard kandungan Tingkatan 4 sahaja: pembentukan sebatian dan kestabilan atom. Inilah asas kepada seluruh bab Ikatan Kimia, kerana setiap jenis ikatan yang anda temui kemudian, ion, kovalen, datif dan hidrogen, wujud atas sebab yang sama: atom didorong ke arah susunan elektron yang stabil. Kuasai idea ini sekarang dan bahagian bab yang lain menjadi jauh lebih mudah untuk diterangkan mengikut kehendak skema pemarkahan.

Mengapa gas adi menjadi kayu ukur kestabilan

Gas adi dalam Kumpulan 18, helium, neon, argon dan yang lain, terkenal tidak reaktif. Ia tidak mudah membentuk sebatian kerana petala terluarnya sudah penuh: helium mempunyai petala pertama penuh dengan 2 elektron (satu duplet), manakala yang lain mempunyai 8 elektron pada petala terluar (satu oktet). Petala terluar yang penuh ialah susunan bertenaga rendah dan stabil, dan inilah sebab tepat mengapa unsur-unsur ini hampir tidak cenderung untuk bertindak balas.

Setiap atom lain bermula dengan petala terluar yang tidak lengkap, jadi ia agak tidak stabil dan cenderung bertindak balas. Apabila atom bertindak balas dan berikat, atom akan menyusun semula elektron terluarnya sehingga setiap atom mencapai susunan gas adi. Inilah idea paling penting dalam bab ini.

Petua duplet dan oktet

Sukatan pelajaran mengharapkan anda menggunakan dua petua mudah:

• Petua duplet: atom yang sangat kecil menjadi stabil apabila petala terluarnya memuatkan 2 elektron, sepadan dengan helium. Hidrogen, litium dan berilium mengikut petua duplet.
• Petua oktet: kebanyakan atom lain menjadi stabil apabila petala terluarnya memuatkan 8 elektron, sepadan dengan neon atau argon.

Sesuatu atom boleh mencapai susunan stabil ini melalui salah satu daripada tiga cara: dengan melepaskan elektron, dengan menerima elektron, atau dengan berkongsi elektron dengan atom lain.

Melepas, menerima atau berkongsi elektron

Sama ada atom melepas, menerima atau berkongsi bergantung pada bilangan elektron valens yang dimilikinya:

• Logam mempunyai sedikit elektron valens (1, 2 atau 3). Lebih mudah bagi logam melepaskan elektron ini dan mendedahkan petala dalam yang penuh. Melepaskan elektron menghasilkan ion positif (kation).
• Bukan logam mempunyai banyak elektron valens (5, 6 atau 7). Lebih mudah bagi bukan logam menerima elektron untuk melengkapkan oktet. Menerima elektron menghasilkan ion negatif (anion).
• Apabila dua bukan logam bertemu, tiada yang mahu menyerahkan elektron, jadi sebaliknya kedua-duanya berkongsi elektron. Pasangan elektron yang dikongsi membolehkan kedua-dua atom mengira petala terluar yang penuh pada masa yang sama.

Pemindahan elektron daripada logam kepada bukan logam menghasilkan ikatan ion; perkongsian elektron antara bukan logam menghasilkan ikatan kovalen. Kedua-dua jalan wujud untuk tujuan yang sama, memberi setiap atom susunan yang stabil seperti gas adi. Oleh sebab susunan terikat bertenaga lebih rendah daripada atom yang berasingan, tenaga dibebaskan apabila ikatan terbentuk, dan sebatian itu lebih stabil daripada unsur asalnya.

Contoh penyelesaian

Soalan. Natrium mempunyai susunan elektron 2.8.1 dan klorin mempunyai susunan 2.8.7. Terangkan, dari segi susunan elektron, bagaimana satu atom natrium dan satu atom klorin masing-masing mencapai susunan stabil apabila natrium klorida terbentuk.

Langkah 1, Lihat petala terluar setiap atom. Natrium (2.8.1) mempunyai 1 elektron valens; klorin (2.8.7) mempunyai 7 elektron valens. Tiada satu pun mempunyai petala terluar penuh, jadi kedua-duanya tidak stabil secara berasingan.

Langkah 2, Tentukan jalan yang lebih mudah bagi setiap atom. Natrium hanya ada 1 elektron terluar, jadi lebih mudah melepaskannya berbanding menerima 7. Klorin ada 7 elektron terluar, jadi lebih mudah menerima 1 berbanding melepaskan 7.

Langkah 3, Pindahkan elektron. Atom natrium memindahkan satu elektron valensnya kepada atom klorin.

Langkah 4, Semak susunan baharu. Natrium menjadi Na⁺ dengan susunan 2.8 (satu oktet, seperti neon). Klorin menjadi Cl⁻ dengan susunan 2.8.8 (satu oktet, seperti argon).

Jawapan. Natrium melepaskan 1 elektron untuk membentuk Na⁺ (2.8) dan klorin menerima elektron itu untuk membentuk Cl⁻ (2.8.8). Kedua-dua ion kini mempunyai susunan oktet yang stabil seperti gas adi, dan inilah sebab sebatian natrium klorida terbentuk serta stabil.

Soalan latihan

Soalan. Magnesium mempunyai susunan elektron 2.8.2 dan oksigen mempunyai susunan 2.6. Terangkan bagaimana setiap atom mencapai susunan elektron yang stabil apabila magnesium oksida terbentuk, dan berikan susunan setiap ion yang terhasil.

Jawapan. Magnesium mempunyai 2 elektron valens, jadi ia melepaskan kedua-duanya untuk membentuk Mg²⁺ dengan susunan 2.8 (oktet seperti neon). Oksigen mempunyai 6 elektron valens, jadi ia menerima 2 untuk membentuk O²⁻ dengan susunan 2.8 (juga oktet). Dua elektron yang dilepaskan magnesium ialah tepat dua yang diterima oksigen, jadi kedua-dua ion mencapai oktet yang stabil dan magnesium oksida (MgO) terbentuk.

Petua peperiksaan

Apabila soalan meminta anda menerangkan bagaimana atom menjadi stabil, sentiasa tulis susunan elektron sebelum dan selepas (contohnya 2.8.1 → 2.8) dan nyatakan bilangan elektron yang dipindah, diterima atau dikongsi. Nyatakan dengan jelas bahawa atom mencapai duplet atau oktet seperti gas adi, perkataan “duplet” dan “oktet” itulah yang dihargai oleh skema pemarkahan. Jangan hanya menulis “ia menjadi stabil”; tunjukkan berapa elektron bergerak dan susunan stabil mana yang terhasil. Ingat jalan pintasnya: logam dengan 1–3 elektron valens melepaskannya, bukan logam dengan 5–7 elektron valens menerima atau berkongsi.

Kedudukan tajuk ini

Standard ini ialah pintu masuk kepada seluruh bab Ikatan Kimia. Sebaik sahaja anda boleh menerangkan mengapa atom berikat, standard seterusnya hanya menunjukkan bagaimana: pemindahan elektron menghasilkan ikatan ion dan perkongsian elektron menghasilkan ikatan kovalen. Kukuhkan penaakulan susunan elektron dengan nota ulang kaji dan berlatih jawapan “terangkan kestabilan” dengan contoh penyelesaian. Dalam kelas dalam talian satu-ke-satu Kimia SPM kami, diajar dalam bahasa Inggeris, dari RM50/jam, guru kami memastikan susunan elektron sebelum-dan-selepas anda betul dan anda sentiasa menamakan konfigurasi gas adi yang dicapai, iaitu tepat yang menjamin markah penuh untuk standard ini merentasi Kimia SPM.

Ringkasan pantas

• Gas adi stabil kerana petala terluarnya penuh (duplet 2 atau oktet 8).
• Atom lain berikat untuk mencapai susunan gas adi.
• Logam melepaskan elektron (membentuk kation); bukan logam menerima atau berkongsi elektron.
• Pemindahan elektron → ikatan ion; perkongsian elektron → ikatan kovalen.
• Sebatian terikat bertenaga lebih rendah dan lebih stabil daripada atom berasingan.