Ikatan hidrogen dan ikatan datif

Halaman ini merangkumi satu standard kandungan Tingkatan 4 sahaja: ikatan hidrogen dan ikatan datif. Inilah dua ikatan khas dalam bab Ikatan Kimia. Namanya kelihatan serupa tetapi sifatnya sangat berbeza, dan peperiksaan gemar menguji sama ada anda boleh membezakannya. Fahami dengan tepat apa itu setiap satu, bagaimana ia terbentuk, dan satu contoh jelas bagi setiap satu.

Ikatan datif (koordinat)

Ikatan datif, juga dipanggil ikatan koordinat, ialah ikatan kovalen yang pasangan elektron dikongsinya disumbangkan oleh satu sahaja daripada dua atom. Dalam ikatan kovalen biasa, setiap atom memberi satu elektron kepada pasangan yang dikongsi; dalam ikatan datif, satu atom (penderma) membekalkan kedua-dua elektron pasangan itu manakala atom satu lagi (penerima) membekalkan tiada tetapi tetap berkongsinya.

Untuk ikatan datif terbentuk, penderma mesti mempunyai pasangan elektron tunggal (pasangan elektron yang tidak dikongsi) dan penerima mesti mempunyai orbital kosong yang boleh menerimanya. Sebaik terbentuk, ikatan datif adalah serupa dengan ikatan kovalen biasa, atom hanya berkongsi sepasang elektron. Ia dilukis dengan anak panah (→) yang menghala dari atom penderma ke atom penerima, untuk menunjukkan dari mana kedua-dua elektron datang.

Contoh klasik ialah ion ammonium, NH₄⁺. Molekul ammonia (NH₃) mempunyai atom nitrogen dengan satu pasangan elektron tunggal. Apabila ammonia bertemu ion hidrogen (H⁺), yang tiada elektron dan mempunyai orbital kosong, nitrogen menderma pasangan tunggalnya kepada H⁺ itu. Satu ikatan datif N–H baharu terbentuk, dan keseluruhan zarah menjadi NH₄⁺. Keempat-empat ikatan N–H dalam ion ammonium kemudian adalah sama.

Ikatan hidrogen

Ikatan hidrogen ialah perkara yang sama sekali berbeza: ia ialah daya tarikan lemah antara molekul, bukan ikatan yang terbentuk dengan berkongsi atau memindahkan elektron untuk membuat sebatian. Ia terbentuk apabila atom hidrogen terikat secara kovalen kepada atom kecil yang sangat elektronegatif, fluorin, oksigen atau nitrogen, dalam satu molekul, dan kemudian ditarik kepada pasangan elektron tunggal pada atom elektronegatif molekul jiran.

Kerana F, O dan N menarik elektron yang dikongsi dengan kuat, hidrogen menjadi sedikit positif dan atom F, O atau N menjadi sedikit negatif. Hidrogen yang sedikit positif pada satu molekul ditarik kepada atom yang sedikit negatif pada molekul berikutnya. Tarikan ini jauh lebih lemah daripada ikatan kovalen atau ion, tetapi ia lebih kuat daripada daya biasa antara molekul. Ikatan hidrogen antara molekul air ialah sebab air mempunyai takat didih yang luar biasa tinggi bagi molekul sekecil itu, dan sebab ais kurang tumpat daripada air cecair sehingga ia terapung.

Contoh penyelesaian

Soalan. Terangkan bagaimana ikatan datif terbentuk dalam ion ammonium, NH₄⁺, dan perihalkan cara ia dilukis.

Langkah 1, Kenal pasti penderma. Dalam molekul ammonia (NH₃), atom nitrogen mempunyai tiga ikatan kovalen N–H dan satu pasangan elektron tunggal yang tidak dikongsi.

Langkah 2, Kenal pasti penerima. Ion hidrogen, H⁺, ialah atom hidrogen yang telah kehilangan elektronnya, jadi ia tiada elektron dan mempunyai orbital kosong yang sedia menerima sepasang.

Langkah 3, Bentukkan ikatan. Nitrogen menderma pasangan tunggalnya ke dalam orbital kosong H⁺ itu. Kedua-dua elektron ikatan N–H baharu itu datang daripada nitrogen sahaja, jadi ini ialah ikatan datif (koordinat).

Langkah 4, Tunjuk dan tafsirkannya. Ikatan datif dilukis sebagai anak panah N → H, menghala dari nitrogen (penderma) ke hidrogen yang ditambah. Zarah yang terbentuk ialah NH₄⁺, dan keempat-empat ikatan N–H kini setara.

Jawapan. Nitrogen dalam NH₃ menderma pasangan tunggalnya kepada ion H⁺ yang mempunyai orbital kosong, membentuk ikatan datif yang dilukis sebagai N → H; ion yang terhasil ialah NH₄⁺.

Soalan latihan

Soalan. Molekul air ditarik antara satu sama lain oleh ikatan hidrogen. (a) Nyatakan syarat yang diperlukan untuk ikatan hidrogen terbentuk. (b) Terangkan mengapa ikatan hidrogen memberi air takat didih yang luar biasa tinggi.

Jawapan. (a) Ikatan hidrogen terbentuk apabila atom hidrogen terikat secara kovalen kepada atom yang sangat elektronegatif (fluorin, oksigen atau nitrogen) dan ditarik kepada pasangan elektron tunggal pada atom elektronegatif molekul jiran. Dalam air, hidrogen terikat kepada oksigen. (b) Banyak ikatan hidrogen antara molekul air ialah tarikan tambahan yang mesti diatasi sebelum molekul boleh berpisah menjadi wap. Kerana lebih banyak tenaga diperlukan untuk memutuskan tarikan ini, air mendidih pada suhu yang jauh lebih tinggi daripada molekul sebesarnya biasanya.

Petua peperiksaan

Jangan kelirukan kedua-dua ikatan ini, inilah kesilapan paling lazim. Ikatan datif ialah ikatan kovalen di dalam molekul atau ion, di mana kedua-dua elektron yang dikongsi datang daripada satu atom; tunjukkannya dengan anak panah →. Ikatan hidrogen ialah daya lemah antara molekul, hanya apabila hidrogen bergabung dengan F, O atau N; ia bukan yang memegang sebatian bersama. Bagi ikatan datif, sentiasa namakan penderma dengan pasangan tunggal dan penerima dengan orbital kosong. Bagi ikatan hidrogen, sentiasa nyatakan syarat F, O atau N dan ingat ia lebih lemah daripada ikatan kovalen dan ion.

Kedudukan tajuk ini

Standard ini memanjangkan ikatan kovalen yang anda temui sebelumnya, ikatan datif ialah ikatan kovalen khas, dan ia memperkenalkan daya antara molekul, ikatan hidrogen, yang membantu menerangkan sifat fizikal dalam bab Ikatan Kimia dan seterusnya. Ulang kaji takrif dan gambar rajah dengan nota ulang kaji dan berlatih melukis ikatan datif NH₄⁺ dengan contoh penyelesaian. Dalam kelas dalam talian satu-ke-satu Kimia SPM kami, diajar dalam bahasa Inggeris, dari RM50/jam, guru kami memastikan anda mengasingkan ikatan datif (dalam satu zarah, kedua-dua elektron daripada satu atom) dan ikatan hidrogen (antara zarah, memerlukan F, O atau N) dengan tegas, iaitu tepat yang mengelakkan perangkap yang dipasang peperiksaan pada standard ini merentasi Kimia SPM.

Ringkasan pantas

• Ikatan datif (koordinat) ialah ikatan kovalen yang kedua-dua elektron dikongsi datang daripada satu atom; dilukis dengan anak panah →.
• Ia memerlukan penderma dengan pasangan tunggal dan penerima dengan orbital kosong (contoh: NH₄⁺).
• Ikatan hidrogen ialah daya lemah antara molekul dengan hidrogen terikat kepada F, O atau N.
• Ikatan hidrogen menerangkan takat didih tinggi air dan sebab ais terapung.
• Datif = dalam satu zarah; ikatan hidrogen = antara zarah.