Alkena

Halaman ini merangkumi standard kandungan 10.4 bab Sebatian Karbon Tingkatan 5: alkena. Alkena ialah sepupu reaktif alkana, dan kontras antara dua keluarga ini, tepu lawan tak tepu, penggantian lawan penambahan, ialah salah satu idea yang paling banyak diperiksa dalam bab. Satu ciri yang menggerakkan segala-galanya ialah ikatan ganda dua karbon–karbon.

Apakah alkena?

Alkena ialah hidrokarbon tak tepu: ia mengandungi hanya karbon dan hidrogen, tetapi mempunyai sekurang-kurangnya satu ikatan ganda dua karbon–karbon (C=C). Ikatan ganda dua C=C ialah kumpulan berfungsinya, tapak reaktif yang memberi seluruh keluarga kimianya.

Formula am: CₙH₂ₙ. Untuk n = 2, C₂H₄ (etena); untuk n = 3, C₃H₆ (propena); untuk n = 4, C₄H₈ (butena). Perhatikan alkena terkecil ialah etena; tiada “metena”, kerana anda perlukan sekurang-kurangnya dua atom karbon untuk membentuk ikatan C=C.

Nama	Formula molekul	n
Etena	C₂H₄	2
Propena	C₃H₆	3
Butena	C₄H₈	4

Sifat fizik

Alkena mengikut trend siri homolog yang sama seperti alkana: ahli pertama ialah gas, takat didih dan lebur naik menuruni siri apabila molekul menjadi lebih besar, dan ia tidak larut dalam air. Malah alkena dan alkana dengan bilangan karbon yang sama mempunyai sifat fizik yang sangat serupa, perbezaan antara keluarga ialah kimia, bukan fizik.

Mengapa alkena lebih reaktif daripada alkana

Ikatan ganda dua C=C terdiri daripada satu ikatan kuat dan satu ikatan lebih lemah. Bahagian lebih lemah ikatan ganda dua ini mudah putus, membolehkan atom lain menambah. Inilah sebab alkena lebih reaktif daripada alkana yang tepu dan mengalami tindak balas penambahan, di mana ikatan ganda dua terbuka dan atom menambah merentasinya untuk memberi hasil tunggal yang tepu.

Tindak balas penambahan alkena

Menggunakan etena (C₂H₄) sebagai contoh:

• Penambahan hidrogen (penghidrogenan). Dengan mangkin nikel pada kira-kira 180 °C, etena menambah hidrogen membentuk etana (satu alkana): C₂H₄ + H₂ → C₂H₆. Beginilah minyak sayuran cecair dikeraskan menjadi marjerin.
• Penambahan halogen. Etena bertindak balas dengan bromin (atau klorin) pada suhu bilik: C₂H₄ + Br₂ → C₂H₄Br₂ (1,2-dibromoetana). Bromin perang dinyahwarnakan, inilah ujian untuk ketaktepuan.
• Penambahan hidrogen halida. Etena menambah hidrogen bromida memberi bromoetana: C₂H₄ + HBr → C₂H₅Br.
• Penambahan air (penghidratan). Dengan stim dan mangkin asid fosforik, etena menambah air membentuk etanol: C₂H₄ + H₂O → C₂H₅OH. Ini ialah laluan perindustrian untuk etanol.
• Pempolimeran. Banyak molekul etena menambah bersama untuk membentuk polimer rantai panjang poli(etena), satu pempolimeran penambahan.

Ujian untuk ketaktepuan

Untuk mengetahui sama ada sebatian itu tak tepu (alkena) atau tepu (alkana), goncang ia dengan air bromin perang:

• Alkena menyahwarnakan air bromin dengan cepat pada suhu bilik (tindak balas penambahan).
• Alkana tidak menyahwarnakan air bromin pada keadaan yang sama; warna perang kekal.

Contoh penyelesaian

Soalan. Etena digelembungkan ke dalam air bromin perang. Nyatakan apa yang anda perhatikan, namakan jenis tindak balas, dan tulis persamaannya.

Langkah 1, Pemerhatian. Warna perang air bromin dinyahwarnakan (menjadi tidak berwarna).

Langkah 2, Jenis tindak balas. Etena adalah tak tepu, jadi ikatan ganda dua C=C terbuka dan bromin menambah merentasinya. Ini ialah tindak balas penambahan (khususnya, penambahan bromin).

Langkah 3, Persamaan. Dua atom bromin menambah kepada dua atom karbon ikatan ganda dua:

C₂H₄ + Br₂ → C₂H₄Br₂

Jawapan. Air bromin dinyahwarnakan; tindak balasnya ialah tindak balas penambahan; persamaannya ialah C₂H₄ + Br₂ → C₂H₄Br₂, membentuk 1,2-dibromoetana.

Soalan latihan

Soalan. Terangkan, dari segi pengikatan, mengapa etena mengalami tindak balas penambahan sedangkan etana hanya mengalami penggantian. Berikan satu contoh tindak balas untuk etena.

Jawapan. Etena mengandungi ikatan ganda dua karbon–karbon (C=C), jadi ia tak tepu. Ikatan ganda dua boleh terbuka, membolehkan atom menambah merentasinya, jadi etena mengalami tindak balas penambahan, contohnya, C₂H₄ + H₂ → C₂H₆ dengan mangkin nikel, atau C₂H₄ + Br₂ → C₂H₄Br₂ yang menyahwarnakan air bromin. Etana mempunyai hanya ikatan karbon–karbon tunggal dan tepu, jadi tiada ikatan ganda dua untuk dibuka; ia hanya boleh bertindak balas melalui penggantian (menggantikan satu atom hidrogen), dan memerlukan cahaya ultraungu untuk berbuat demikian.

Petua peperiksaan

Ujian air bromin ialah salah satu markah paling boleh dipercayai dalam kertas: alkena menyahwarnakan air bromin; alkana tidak. Sentiasa namakan tindak balas alkena sebagai penambahan, jangan sekali-kali penggantian, itu silap paling besar dalam topik ini. Apabila anda menulis persamaan penambahan, ingat ikatan ganda dua menjadi ikatan tunggal dan hasilnya tepu, jadi tambah atom kepada kedua-dua karbon C=C. Untuk pembakaran, perhatikan alkena terbakar dengan nyalaan yang lebih bercahaya dan berjelaga daripada alkana kerana ia mempunyai peratusan karbon yang lebih tinggi mengikut jisim.

Bagaimana ia berhubung

Alkena mengikat bab ini bersama. Penambahan airnya (penghidratan) ialah satu cara membuat alkohol (standard 10.6); pempolimeran penambahannya membawa terus ke bab Polimer; dan perbandingan alkena-lawan-alkana ialah soalan klasik “bezakan dua sebatian ini”. Kerana ujian air bromin dan tindak balas penambahan muncul begitu kerap merentasi Kimia SPM, standard ini menghargai kajian yang teliti.

Di mana ia terletak

Ini standard kandungan 10.4 bab Sebatian Karbon, menyusul terus daripada alkana supaya kedua-duanya boleh dibandingkan. Berlatih persamaan penambahan dalam contoh penyelesaian bab dan pastikan anda tidak pernah menulis “penggantian” untuk alkena menggunakan halaman kesilapan lazim. Dalam kelas Kimia SPM 1-ke-1 dalam talian kami, diajar dalam bahasa Inggeris, dari RM50/jam, guru kami melatih ujian air bromin dan setiap tindak balas penambahan sehingga perbezaan alkana/alkena menjadi lumrah.

Imbas semula pantas

• Alkena ialah hidrokarbon tak tepu, formula am CₙH₂ₙ, kumpulan berfungsi C=C.
• Ahli pertama: etena, propena, butena (C₂H₄, C₃H₆, C₄H₈); tiada metena.
• C=C menjadikan alkena lebih reaktif daripada alkana → tindak balas penambahan.
• Penambahan: H₂ (mangkin Ni), Br₂/Cl₂, HBr, H₂O (stim), pempolimeran.
• Ujian ketaktepuan: alkena menyahwarnakan air bromin; alkana tidak.