Nota ulang kaji: Ikatan Kimia

Nota ini mengerjakan bab Ikatan Kimia satu standard kandungan pada satu masa, supaya anda boleh mengulang kaji setiap idea dan menyemak bahawa anda mempunyai definisi yang diharapkan skema pemarkahan. Bab ikatan dipelajari dengan melukis: sediakan pensel dan lakarkan setiap gambar rajah titik-dan-silang sambil membaca.

5.1 Mengapa atom berikat, kestabilan

Atom berikat kerana petala terluar yang penuh ialah susunan yang stabil dan bertenaga rendah. Gas adi dalam Kumpulan 18 sudah pun mempunyai petala terluar penuh, duplet (2 elektron) bagi helium, oktet (8 elektron) bagi yang lain, jadi ia tidak reaktif dan wujud sebagai atom tunggal. Setiap atom lain berikat untuk mencapai susunan elektron stabil yang sama seperti gas adi terdekat.

Idea utama. Atom melepaskan, menerima atau berkongsi elektron supaya setiap atom berakhir dengan petala terluar penuh. Inilah petua oktet (duplet bagi atom terkecil seperti hidrogen). Ia sebab di sebalik setiap ikatan dalam bab ini.

Atom logam mempunyai sedikit elektron terluar dan mencapai kestabilan paling mudah dengan melepaskannya; atom bukan logam mempunyai petala terluar yang hampir penuh dan mencapai kestabilan dengan menerima atau berkongsi elektron. Perbezaan tunggal itu menentukan jenis ikatan yang terbentuk.

5.2 Ikatan ion, pemindahan elektron

Ikatan ion terbentuk antara logam dengan bukan logam melalui pemindahan elektron. Atom logam melepaskan elektron terluarnya lalu menjadi kation bercas positif; atom bukan logam menerima elektron itu lalu menjadi anion bercas negatif. Ion bercas bertentangan kemudian tarik-menarik dengan daya elektrostatik yang kuat, tarikan itulah ikatan ion.

Ambil natrium klorida. Natrium (susunan elektron 2.8.1) memindahkan satu elektron kepada klorin (2.8.7). Natrium menjadi Na⁺ (2.8) dan klorin menjadi Cl⁻ (2.8.8); kedua-duanya kini mempunyai susunan gas adi, dan Na⁺ dengan Cl⁻ tarik-menarik membentuk NaCl.

Peraturan titik-dan-silang. Gunakan titik bagi elektron satu atom dan silang bagi atom yang lain supaya pemeriksa nampak dari mana asal setiap elektron. Lukis kurungan segi empat sekeliling setiap ion dan tulis casnya di luar penjuru kanan atas: [Na]⁺ dan [ :Cl: ]⁻.

Perhatikan nisbah. Magnesium (2.8.2) melepaskan dua elektron; klorin menerima satu setiap satu, jadi satu Mg²⁺ memerlukan dua Cl⁻, formulanya MgCl₂. Dalam magnesium oksida, Mg²⁺ dan O²⁻ bergabung satu-ke-satu sebagai MgO.

5.3 Ikatan kovalen, perkongsian elektron

Ikatan kovalen terbentuk antara atom bukan logam melalui perkongsian pasangan elektron. Setiap pasangan yang dikongsi dikira ke arah oktet kedua-dua atom, jadi tiada atom yang perlu melepaskan atau menerima elektron secara terus.

• Ikatan tunggal ialah satu pasangan dikongsi, seperti dalam H₂, Cl₂, HCl, H₂O, NH₃ dan CH₄.
• Ikatan ganda dua ialah dua pasangan dikongsi, seperti dalam O₂ dan CO₂.
• Ikatan ganda tiga ialah tiga pasangan dikongsi, seperti dalam N₂.

Dalam air, oksigen (2.6) berkongsi satu elektron dengan setiap satu daripada dua atom hidrogen, memberi oksigen oktet dan setiap hidrogen duplet; oksigen juga mengekalkan dua pasangan elektron sunyi (pasangan tidak dikongsi). Dalam metana, karbon (2.4) berkongsi dengan empat atom hidrogen untuk melengkapkan oktetnya.

Peraturan titik-dan-silang. Tunjukkan hanya elektron terluar. Letak pasangan yang dikongsi dalam pertindihan antara dua atom, dan ingat lukis pasangan sunyi juga, meninggalkannya ialah kesilapan kerap dalam O₂, N₂, H₂O dan NH₃.

5.4 Ikatan datif dan ikatan hidrogen

Ikatan datif (koordinat) ialah ikatan kovalen yang kedua-dua elektron dikongsi datang daripada atom yang sama. Sebaik terbentuk, ia berkelakuan sama seperti ikatan kovalen biasa. Contoh piawai ialah ion ammonium NH₄⁺ (pasangan sunyi pada nitrogen dalam NH₃ berikat dengan H⁺) dan ion hidronium H₃O⁺ (pasangan sunyi pada oksigen dalam H₂O berikat dengan H⁺). Tunjukkan ikatan datif dengan anak panah menuju keluar dari atom penderma.

Ikatan hidrogen ialah tarikan lemah antara molekul, bukan ikatan dalam molekul. Ia terbentuk apabila hidrogen berikat dengan atom yang sangat elektronegatif, fluorin, oksigen atau nitrogen, dan tertarik kepada pasangan sunyi pada atom sedemikian dalam molekul jiran. Ikatan hidrogen menaikkan takat didih air dan molekul lain jauh melebihi apa yang saiznya sahaja meramalkan.

Jangan kelirukan dua-dua. Ikatan datif ialah ikatan kuat dalam molekul; ikatan hidrogen ialah tarikan lemah antara molekul berasingan.

5.5 Sifat daripada ikatan

Inti bab ini ialah struktur dan ikatan menerangkan sifat fizik. Hafal tiga perbandingan ini.

• Takat lebur dan takat didih. Sebatian ion membentuk kekisi ion gergasi yang dipegang oleh daya elektrostatik kuat di seluruhnya, jadi banyak haba diperlukan untuk memisahkan ion, takat lebur dan didih tinggi. Sebatian kovalen mudah (molekul) mempunyai ikatan kuat dalam setiap molekul tetapi hanya daya lemah antara molekul, jadi sedikit haba memisahkan molekul, takat lebur dan didih rendah.
• Kekonduksian elektrik. Sebatian ion mengkonduksi elektrik hanya apabila lebur atau dalam larutan akueus, kerana ion kemudian bebas bergerak; sebagai pepejal ion terkunci pada tempatnya dan ia tidak mengkonduksi. Sebatian kovalen mudah tiada ion atau elektron bebas bergerak, jadi ia tidak mengkonduksi dalam apa-apa keadaan (grafit ialah pengecualian yang terkenal).
• Keterlarutan. Sebatian ion umumnya larut dalam air tetapi tidak dalam pelarut organik; banyak sebatian kovalen mudah larut dalam pelarut organik tetapi tidak dalam air. “Serupa melarutkan serupa” ialah peringatan yang berguna.

Tabiat peperiksaan. Apabila anda menerangkan sifat, sentiasa namakan struktur dan daya. “Takat lebur tinggi kerana daya tarikan elektrostatik kuat antara ion bercas bertentangan dalam kekisi gergasi memerlukan banyak tenaga untuk diatasi.” Sebab itulah yang membawa markah.

Cara menggunakan nota ini

Ulang kaji satu standard pada satu masa dan lukis semula setiap gambar rajah daripada ingatan. Untuk 5.1, nyatakan petua oktet dan sebab gas adi tidak reaktif. Untuk 5.2 dan 5.3, berlatih gambar rajah titik-dan-silang bagi NaCl, MgO, MgCl₂, H₂O, NH₃, CH₄ dan CO₂ sehingga automatik. Untuk 5.4, boleh terangkan dari mana asal pasangan dikongsi dalam ikatan datif. Untuk 5.5, ulang tiga perbandingan sifat dengan daya dinamakan setiap kali. Seorang guru satu-ke-satu boleh menyemak bahawa gambar rajah anda menunjukkan cas, kurungan dan pasangan sunyi dengan betul, butiran kecil yang membezakan markah separa dengan markah penuh merentasi Kimia SPM.

Senarai semak titik-dan-silang

Sebelum peperiksaan, uji diri anda dengan senarai pendek ini bagi setiap gambar rajah: adakah anda menunjukkan hanya elektron petala terluar? Adakah titik dan silang membezakan asal elektron setiap atom? Bagi sebatian ion, adakah setiap ion mempunyai kurungan dan cas yang betul, dengan nisbah ion yang menyeimbangkan cas keseluruhan kepada sifar? Bagi sebatian kovalen, adakah pasangan yang dikongsi berada dalam pertindihan dan semua pasangan sunyi dilukis? Jika setiap jawapan “ya”, gambar rajah anda lengkap dan sedia memperoleh markah penuh.