Contoh penyelesaian: Ikatan Kimia

Kerjakan setiap contoh dengan menutup jawapan, mencubanya sendiri, kemudian menyemak kaedah anda dengan penyelesaian. Setiap contoh menandakan kesilapan yang paling kerap merugikan markah. Ini soalan asli dalam gaya SPM, bukan kertas lepas.

Contoh 1, Ikatan ion dalam natrium klorida

Soalan. Natrium mempunyai susunan elektron 2.8.1 dan klorin 2.8.7. Perihalkan, dengan merujuk kepada pemindahan elektron, cara natrium klorida terbentuk.

Penyelesaian. Atom natrium memindahkan satu elektron terluarnya kepada atom klorin. Natrium menjadi ion natrium Na⁺ dengan susunan 2.8; klorin menjadi ion klorida Cl⁻ dengan susunan 2.8.8. Kedua-dua ion kini mempunyai susunan gas adi yang stabil. Na⁺ dan Cl⁻ bercas bertentangan dipegang bersama oleh daya tarikan elektrostatik yang kuat, ikatan ion, menghasilkan NaCl.

Kesilapan lazim: menyatakan atom “berkongsi” elektron dalam ikatan ion. Ikatan ion ialah pemindahan, bukan perkongsian.

Contoh 2, Mendapatkan nisbah ion yang betul (magnesium klorida)

Soalan. Magnesium ialah 2.8.2 dan klorin 2.8.7. Terangkan mengapa formula magnesium klorida ialah MgCl₂.

Penyelesaian. Satu atom magnesium melepaskan dua elektron lalu menjadi Mg²⁺ (2.8). Setiap atom klorin hanya boleh menerima satu elektron lalu menjadi Cl⁻ (2.8.8). Untuk menempatkan kedua-dua elektron magnesium, dua atom klorin diperlukan. Jadi satu Mg²⁺ bergabung dengan dua Cl⁻, dan cas keseluruhan seimbang kepada sifar: formulanya MgCl₂.

Kesilapan lazim: menulis MgCl kerana cas (2+ dan 1−) tidak diseimbangkan. Sentiasa semak jumlah cas positif sama dengan jumlah cas negatif.

Contoh 3, Titik-dan-silang bagi air

Soalan. Oksigen ialah 2.6 dan hidrogen mempunyai 1 elektron. Lukis dan perihalkan gambar rajah titik-dan-silang molekul air, H₂O.

Penyelesaian. Oksigen berkongsi satu daripada elektron terluarnya dengan setiap atom hidrogen, dan setiap hidrogen berkongsi elektron tunggalnya dengan oksigen. Ini membentuk dua ikatan kovalen tunggal (dua pasangan dikongsi). Oksigen kini mempunyai lapan elektron di sekelilingnya (oktet) dan setiap hidrogen dua (duplet). Oksigen juga membawa dua pasangan elektron sunyi yang tidak dikongsi.

Kesilapan lazim: terlupa dua pasangan sunyi pada oksigen, atau melukis lapan silang sekeliling oksigen dan bukan menunjukkan elektron mana yang dikongsi.

Contoh 4, Ikatan ganda dua (karbon dioksida)

Soalan. Terangkan ikatan dalam karbon dioksida, CO₂, dan nyatakan berapa elektron dikongsi.

Penyelesaian. Karbon (2.4) berkongsi dua pasangan elektron dengan setiap atom oksigen, membentuk ikatan kovalen ganda dua pada setiap sisi (O=C=O). Karbon mencapai oktet dengan berkongsi empat pasangan kesemuanya; setiap oksigen mencapai oktet melalui dua pasangan dikongsinya serta dua pasangan sunyinya. Empat elektron dikongsi dalam setiap ikatan C=O.

Kesilapan lazim: melukis ikatan tunggal dalam CO₂. Karbon hanya mempunyai empat elektron terluar, jadi ikatan tunggal akan meninggalkannya kurang daripada oktet, ikatan ganda dua diperlukan.

Contoh 5, Ikatan datif (ion ammonium)

Soalan. Terangkan bagaimana ikatan N–H keempat dalam ion ammonium, NH₄⁺, berbeza daripada tiga yang lain.

Penyelesaian. Dalam ammonia, NH₃, nitrogen mempunyai satu pasangan sunyi. Apabila NH₃ bertindak balas dengan ion hidrogen H⁺ (yang tiada elektron), pasangan sunyi nitrogen membekalkan kedua-dua elektron bagi ikatan baharu itu. Inilah ikatan datif (koordinat). Sebaik terbentuk, ia sama kuat dengan tiga ikatan N–H yang lain; perbezaannya hanya pada asal pasangan yang dikongsi.

Kesilapan lazim: menyatakan H⁺ membawa elektron untuk dikongsi. H⁺ tiada elektron; kedua-dua elektron datang daripada nitrogen.

Contoh 6, Ikatan hidrogen dan takat didih

Soalan. Air mempunyai takat didih yang tinggi secara tidak dijangka bagi molekul sekecil itu. Terangkan sebabnya dari segi ikatan.

Penyelesaian. Dalam air, hidrogen berikat dengan oksigen yang sangat elektronegatif, jadi setiap molekul boleh membentuk ikatan hidrogen dengan molekul air jiran. Tarikan tambahan antara molekul ini mesti diatasi sebelum air mendidih, jadi lebih banyak tenaga, dan suhu lebih tinggi, diperlukan berbanding apa yang saiz molekul yang kecil itu sahaja mencadangkan.

Kesilapan lazim: mendakwa ikatan hidrogen dalam molekul mesti diputuskan. Pendidihan memisahkan molekul, jadi ikatan hidrogen antara molekul itulah yang penting.

Contoh 7, Menerangkan takat lebur daripada ikatan

Soalan. Natrium klorida mempunyai takat lebur tinggi manakala iodin rendah. Terangkan perbezaan itu dari segi struktur dan ikatan.

Penyelesaian. Natrium klorida ialah kekisi ion gergasi: daya elektrostatik kuat bertindak antara ion bercas bertentangan di seluruh pepejal, dan banyak tenaga diperlukan untuk mengatasinya, jadi takat leburnya tinggi. Iodin ialah pepejal molekul mudah: ikatan kovalen dalam setiap molekul I₂ kuat, tetapi daya antara molekul lemah, jadi sedikit tenaga memisahkannya dan takat leburnya rendah.

Kesilapan lazim: menyatakan ikatan kovalen diputuskan apabila iodin melebur. Peleburan mengatasi daya lemah antara molekul, bukan ikatan kuat dalamnya.

Contoh 8, Menerangkan kekonduksian elektrik

Soalan. Terangkan mengapa plumbum(II) bromida pepejal tidak mengkonduksi elektrik tetapi plumbum(II) bromida lebur mengkonduksi.

Penyelesaian. Plumbum(II) bromida ialah sebatian ion. Sebagai pepejal, ion dipegang pada kedudukan tetap dalam kekisi dan tidak boleh bergerak, jadi tiada pembawa cas bergerak dan ia tidak mengkonduksi. Apabila lebur, kekisi terurai dan ion menjadi bebas bergerak, membawa cas melalui cecair, jadi ia mengkonduksi elektrik.

Kesilapan lazim: menyatakan elektron membawa cas. Dalam sebatian ion, ion bergerak, bukan elektron, yang mengkonduksi.

Menggunakan contoh ini

Setiap jawapan di sini melakukan satu daripada tiga perkara: menamakan pemindahan atau perkongsian elektron, menjustifikasikan nisbah ion atau jenis ikatan, atau mengaitkan sifat dengan struktur dan daya yang terlibat, tabiat yang dihargai bab ini. Sebaik penaakulan terasa automatik, teruskan ke soalan latihan dan tanda diri anda dengan cara yang sama. Seorang guru satu-ke-satu boleh menyemak bahawa gambar rajah titik-dan-silang anda menunjukkan cas, kurungan dan pasangan sunyi, tepatnya tempat markah diperoleh atau hilang merentasi kertas bertulis Kimia SPM.

Contoh 9, Menerangkan keterlarutan

Soalan. Natrium klorida larut dengan mudah dalam air tetapi naftalena (pepejal molekul mudah) tidak. Terangkan dari segi ikatan.

Penyelesaian. Air ialah pelarut berkutub. Natrium klorida bersifat ion, dan ionnya tertarik kepada molekul air yang berkutub, jadi kekisi terurai dan ion tersebar dalam air, ia larut. Naftalena ialah pepejal molekul tak berkutub yang dipegang oleh daya lemah antara molekul; air tidak dapat menarik molekul ini terpisah, jadi ia tidak larut. Namun naftalena akan larut dalam pelarut organik tak berkutub, mengikut peraturan “serupa melarutkan serupa”.

Kesilapan lazim: menyatakan sebatian ion larut dalam setiap pelarut. Pepejal ion larut dalam air tetapi umumnya tidak dalam pelarut organik tak berkutub.