hybridization sp3 modul induksi

Upload: marouq

Post on 18-Jul-2015

400 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

TAJUK PEMBELAJARAN

PENGHIBRIDAN/ PENGACUKAN

sp3

sp2

sp

APAKAH DEFINISI PENGHIBRIDAN/PENGACUKAN?

Kacukan satu set orbital atom bagi membentuk satu set orbital atom yang baharu.

Dengan keupayaan elektron, ciri-ciri dan tenaga perantaraan yang sama dengan set orbital yang asal.

1

HASIL PEMBELAJARAN:Pada akhir pembelajaran ini, pelajar akan dapat: 1. Memberikan definisi penghibridan, sp1, sp2 dan sp3. 2. Menerangkan mekanisme penghibridan, sp1 sp2 dan sp3 dengan betul dan tepat. 3. Mengaplikasikan penggunaan penghibridan sp1, sp2 dan sp3 dalam penyelesaian masalah. 4. Memberikan definisi resonan. 5. Menerangkan konsep struktur resonan dan resonan hibrid. 6. Membezakan struktur resonan dan struktur isomer. 7. Mengaplikasikan penggunaan resonan dalam penyelesaian masalah.

2

PENGHIBRIDAN ORBITALDEFINISI Dalam konsep kimia, penghibridan merupakan konsep kacukan atau campuran orbital atom bagi menghasilkan orbital kacukan yang baru. Proses ini diperlukan bagi menerangkan ciriciri kualiti ikatan atom. Orbital yang telah di kacuk boleh digunakan bagi menerangkan bentuk orbital molekul bagi sesuatu molekul. Ia merupakan salah satu cabang dalam teori ikatan valensi. KONSEP PENGHIBRIDAN Ikatan kovalen terhasil apabila orbital atom yang bertindih. Terdapat dua jenis pertindihan orbital iaitu pertindihan sigma- dan pertindihan pai-. Pertindihan sigma- berlaku apabila terdapat hanya satu interaksi ikatan yang menghasilkan pertindihan dua orbital serta bagi orbital kacukan. Manakala, pertindihan pai- berlaku apabila terdapat dua ikatan yang berinteraksi hasil pertindihan orbital serta bagi orbital yang tidak di kacuk.

Pertindihan pai-

Pertindihan sigma-

IKATAN Ikatan tunggal c-c Ikatan kembar c=c Ikatan ganda tiga cc

PERTINDIHAN dan , dan dua

3

ORBITAL ATOM DEFINISIOrbital atom merupakan binaan asas bagi model elektron awan. Justeru, model ini memberikan petunjuk mengenai kerangka bagi menerangkan penempatan elektron dalam sesuatu model. Dalam model ini, atom tersebut mempunyai nukleus yang dikelilingi oleh elektron yang beredar mengelilinginya. Elektron wujud dalam orbital atom, dan juga dikenali sebagai set kuantum bercas negatif yang berada di dalam medan elektrik yang dikuasakan oleh cas positif nukleus.

HIDROGEN= 1 ELEKTRON

KARBON= 6 ELEKTRON

Petala elektron merupakan orbit yang diduduki oleh elektron yang mengelilingi nukleus atom. Petala yang berada paling dekat dengan nukleus merupakan petala pertama dan dikenali sebagai petala K. diikuti oleh petala kedua, petala L dan petala ketiga, petala M. Setiap petala mempunyai bilangan elektron khusus yang boleh diduduki. Petala yang pertama boleh diduduki oleh dua elektron sahaja manakala petala kedua dan seterusnya boleh diduduki oleh maksimum lapan elektron. Petala yang terakhir dikenali sebagai petala valensi, manakala elektron yang mendudukinya dikenali sebagai elektron valensi. Setiap petala juga mempunyai sub petala. Bulatan/orbit/petala yang mengelilingi nukleus menunjukkan tahap tenaga yang berbeza. Elektron dijumpai di petala yang berdekatan dengan nukleus. Setiap petala mempunyai nama khas.

4

S ORBITAL Orbital yang dihuni oleh elektron tunggal bagi elemen hidrogen dikenali sebagai 1s orbital. Jarak petala menentukan nombor di hadapan bagi S orbital, contohnya 2s, 3s dan 4s.

Kedudukan orbital yang paling hampir dengan nukleus.

1s

Menunjukkan bentuk bagi orbital tersebut. S = simetri sfera/bulatan yang mengelilingi nukleus.

Keratan rentas menunjukkan ketumpatan elektron di sekeliling nukleus.

P ORBITAL Pada peringkat tenaga yang pertama, satu-satunya orbital yang wujud untuk elektron ialah orbital 1s. Tetapi, berbeza dengan petala yang kedua daripada nukleus, yang juga dikenali sebagai 2s, terdapat juga satu lagi orbital yang dikenali sebagai 2p orbital. Orbital p kelihatan seperti dua biji belon yang diikat sekali pada bahagian nukleus.

Berbeza dengan s orbital, p orbital mempunyai tiga orientasi berbeza, iaitu x, y dan z. Justeru, memberikan symbol px, py dan pz. Arah bagi ketiga- tiga orientasi tersebut berubah mengikut kedudukan atom dalam ruang. 5

Kedudukan/jarak orbital daripada nukleus.

2px, 2py, 2pzMewakili bentuk orbital.

Tiga bentuk orientasi atau kedudukan atom yang berbeza.

Atom berada pada kedudukan px, py dan pz.

ELEKTRON DI DALAM KOTAK Setiap orbital boleh menampung jumlah elektron sebanyak satu atau dua sahaja. Contohnya, bagi hidrogen, notasinya ialah: 1s1

Anak panah mewakili elektron.

Kedudukan/jara k orbital daripada nukleus

1s

1

Jumlah elektron dalam orbital/petala

Jenis orbital

6

PENGHIBRIDAN spMETANA CH Karbon mempunyai enam elektron. Bagi molekul metana, satu atom karbon membentuk ikatan dengan empat atom hidrogen. Atom karbon mempunyai lebihan dua elektron untuk membentuk ikatan dalam sub petala 2p. Bagi membolehkan empat atom hidrogen membentuk ikatan, tarikan nukleus menyebabkan elektron teruja dan berpindah daripada 2s sub petala kepada 2p sub petala.

H

HORIENTASI 3D

H HORIENTASI 2D

IKATAN DALAM METANA Ikatan hanya melibatkan petala yang kedua, dan tidak melibatkan petala yang berdekatan dengan nukleus. Ikatan berlaku antara atom karbon dan atom hidrogen. Berdasarkan jumlah elektron, susunan elektron di dalam kotak dipenuhkan dengan menggunakan anak panah. Empat anak panah menunjukkan empat elektron yang berada pada petala kedua/terakhir dan terlibat dengan proses ikatan.

7

2px 2s

2py

2pz

KENAIKAN ELEKTRON

2px 2s

2py

2pz

FASA TERUJA (EXCITED STATE)

2px 2s

2py

2pz

Fasa teruja mengubah daya pada elektron valensi apabila nukleus menggunakan daya teras yang lebih kuat terhadap elektron-elektron tersebut. Ini menghasilkan empat elektron valensi yang akan bertindih dengan s orbital bagi atom hidrogen bagi menghasilkan ikatan atau pertindihan-.

8

Apabila ikatan dibentuk, tenaga akan dibebaskan dan sistem menjadi lebih stabil. Apabila karbon membentuk empat ikatan berbanding dua ikatan pada sebelumnya, dua kali ganda tenaga akan dibebaskan dan menjadikan molekul tersebut lebih stabil berbanding yang sebelumnya.

Tenaga yang diperlukan untuk memindahkan elektron daripada 2s kepada 2p untuk menghasilkan empat elektron tanpa pasangan memerlukan tenaga yang sedikit disebabkan jarak tenaga antara kedua-dua orbital itu adalah dekat.

Karbon berada dalam keadaan teruja (excited state).

PENGHIBRIDAN METANA

Kacukan orbital sp

sp

Gabungan orbital s dan p.

1 elektron memenuhi orbital s, 3 elektron memenuhi orbital p.

Empat elektron tanpa pasangan yang terhasil melalui proses keterujaan memboleh empat ikatan dibentuk. Ikatan yang dibentuk ialah atom karbon 2s dengan atom hidrogen s dan tiga interaksi karbon p dengan atom hidrogen . s. etapi, ikatan yang dibina akan daripada orbital p dijangka mempunyai perbe aan panjang dan kekuatan. mempunyai sudut ikatan - - sebanyak iga ikatan

9

Kedudukan antara orbital disusun menjauhi antara satu sama lain . Nukleus berada ditengah-tengah ikatan tetrahedron.

PEMBENTUKAN IKATAN HIDROGEN

Kacukan orbital menghasilkan jumlah empat sp3 orbital. Setiap kacukan sp3 mempunyai elektron tunggal tanpa pasangan. Kacukan sp3 orbital kelihatan seperti p orbital terherot dengan lobus yang tidak setara. Empat kacukan sp3 tersebut menunjuk ke arah sudut tetrahedal. Empat pertindihan sigma- terbentuk antara s dan p orbital antara atom karbon dan hidrogen. Ikatan dibentuk antara sp dan 1s hidrogen menghasilkan ikatan kovalen. usunan membentuk tetrahedral dengan sudut orbital. S orbital berbentuk sfera. . . Satu elektron hidrogen berada pada s

10

PENGHIBRIDAN SPETENA (ETHENE) CH Etena merupakan sebatian yang mempunyai ikatan kembar C=C. Formula bagi sebatian ini ialah CH . Bagi sebatian ini, terdapat dua atom karbon serta empat atom hidrogen yang terlibat dalam ikatan.

ORIENTASI 2D

ORIENTASI 3D

IKATAN DALAM ETENA

2px 2s

2py

2pz

Etena dibentuk daripada atom hidrogen (1s1) dan atom karbon (1s22s22px12py1). Atom karbon tidak mempunyai elektron tanpa pasangan yang mencukupi untuk membentuk bilangan ikatan yang diperlukan. Jadi, kenaikan satu elektron daripada orbital 2s kepada orbital kosong 2pz diperlukan bagi membentuk ikatan.

11

KENAIKAN ELEKTRON

2px 2s

2py

2pz

FASA TERUJA (EXCITED STATE)

2px 2s

2py

2pz

Elektron telah dipindahkan daripada 2s kepada orbital kosong 2p, bagi menghasilkan empat elektron tanpa pasangan. Karbon berada dalam keadaan teruja.

PENGHIBRIDAN ETENA

2px 2s 12

2py

2pz

2pz 2s 2px 2py

Kacukan orbital sp

Etena adalah berbeza jika dibandingkan dengan metana atau etana, kerana setiap karbon hanya membentuk ikatan dengan tiga atom lain berbanding empat atom. Karbon hanya mengacukkan tiga orbital sahaja iaitu 2s, 2px dan 2py, manakala elektron dalam 2pz tidak terlibat. Orbital yang terbentuk dikenali sebagai kacukan orbital sp kerana ianya terdiri daripada s orbital dan dua p orbital. Kacukan orbital sp kelihatan sama dengan kacukan orbital sp, tetapi bentuknya dalah lebih pendek dan gemuk.

Ketiga-tiga kacukan orbital sp2 disusun menjauhi satu .

13

Dua karbon atom dan empat atom hidrogen kelihatan seperti rajah di bawah sebelum mereka bergabung.

Bentuk sfera mewakili atom hidrogen. Ikatan terbentuk antara atom karbon orbital sp dengan atom hidrogen orbital 1s.

14

Gabungan orbital s dan sp membentuk ikatan /sigma.

Pertindihan orbital berlaku secara sisi.

Pertindihan berlaku secara hujung ke hujung.

Gabungan dua orbital p membentuk ikatan /pi.

15

PENGHIBRIDAN SPETUNA (ASETILENA) CH Etuna merupakan sebatian alkuna yang paling ringkas. Ianya mempunyai dua atom karbon dan dua atom hidrogen. Ikatan antara atom karbon membentuk ikatan kembar tiga, .

ORIENTASI 3D

ORIENTASI 2D

Etuna dibentuk daripada atom hidrogen (1s1) dan atom karbon (1s22s22px12py1). Atom karbon tidak mempunyai elektron tanpa pasangan yang mencukupi untuk membentuk empat ikatan (satu ikatan kepada atom hidrogen, tiga ikatan kepada karbon). Jadi, elektron perlu dipindahkan daripada orbital 2s kepada 2pz.

16

KENAIKAN ELEKTRON

2px 2s

2py

2pz

FASA TERUJA (EXCITED STATE)

2px 2s

2py

2pz

Setiap atom karbon hanya membentuk ikatan dengan dua atom lain, berbanding empat atom. Sebelum atom karbon menjalankan proses ikatan, atom karbon menjalankan pengacukan dengan dua orbital sahaja. Orbital yang digunakan ialah 2s dan 2px, manakala 2py dan 2pz tidak terlibat.

2py 2s 2px

2pz

KACUKAN ORBITAL SP

17

HIDROGEN

KARBON

Orbital yang bertindih antara hujung ke hujung dikenali sebagai ikatan- (sigma), manakala pertindihan yang berlaku secara sisi dikenali sebagai ikatan- (pai). Bagi etuna, terdapat dua ikatan- serta tiga ikatan-.

18

RESONAN

PENGENALAN

Elektron-elektron tidak mempunyai kedudukan tertentu dalam atom, sebatian-sebatian dan molekul-molekul (rujuk struktur di bawah). Ianya mempunyai molekul yang sama, tetapi salah satu dari ikatan telah berubah. Keadaan ini boleh diibaratkan sebagaimana anda menukar topi tetapi tidak menukar baju anda. Dalam kimia, istilah resonan diaplikasikan apabila anda melabelkan dua atau lebih kombinasi molekul. Struktur resonan ialah rangka struktur Lewis yang tidak berubah tetapi berubah dari susunan dan aturan. CONTOH STRUKTUR LEWIS Ozone (O3)

O

O

O

O

O

O

PENTAKSETEMPATAN 1. Elektron-elektron bagi molekul tertentu adalah tidak disambungkan atau dilekatkan kepada satu atom tertentu atau ikatan dalam molekul tersebut. Elektron-elektron ini dikatakan sebagai pentaksempatan kerana mereka tidak mempunyai satu tempat tertentu (tidak disetempatkan). Elektron-elektron ini tidak boleh dilukis dalam struktur Lewis yang ringkas. Meraka wujud dalam orbital dan termasuk dalam beberapa atom dan ikatan. Bila orbital bertindih , kebanyakan orbital berada dalam keadaan hibrid. Seperti penyelerakan (pentaksetempatan), penghibridan berlaku untuk meningkatkan simetri dan kestabilan.

2. Elektron-elektron pentaksetempatan selalu dijumpai pada ikatan kovalen yang berselang seli dengan ikatan sigma dan ikatan ganda (ikatan ganda dua). Tambahan itu, pentaksetempatan selalu berlaku dalam sistem aromatik di mana mereka tidak boleh wujud dalam satu struktur sahaja tetapi mereka wujud dalam banyak struktur resonan.

19

3. Dalam struktur resonan, elektron bergerak untuk membantu menstabilkan molekul. Pergerakan elektron dikenali sebagai pentaksetempatan. Contoh: struktur benzena. Elektron-elektron dalam struktur resonan sentiasa berubah dan berlaku pentaksempatan dalam struktur tersebut. Disebabkan pentaksempatan ini, benzena tidak boleh diwakili dengan satu struktur tetapi lebih dari satu struktur. Struktur Lewis yang banyak bagi satu molekul benzena dikenali sebagai struktur resonan.

20

PERATURAN-PERATURAN STRUKTUR RESONAN

1. Anak panah melengkung

digunakan untuk menunjukkan mekanisma pergerakan

elektron berpasangan. Manakala anak panah berkepala dua () digunakan untuk menghubungkan struktur-struktur penyumbang kepada hybrid resonan.

2. Struktur resonan ialah struktur Lewis yang mesti mengikut syarat struktur Lewis dengan memenuhi hukum oktet. Di samping itu, dalam melukis struktur resonan untuk sesuatu molekul, kita hanya dibenarkan untuk menggerakkan elektron. Kedudukan semua nukleus mesti dikekalkan pada kedudukan asal dan tidak boleh digerakkan.

O C H O

O C H

O

Struktur di atas merupakan satu pasangan struktur resonan yang mengikut struktur Lewis yang betul. Peringatan: Struktur resonan mesti mempunyai bilangan elektron yang sama! Jangan menambah atau menolak sebarang elektron dari molekul.

21

H H H C C C H C H H

H H H C C H C C H H

Struktur di atas bukan struktur resonan kerana kedudukan atom hidrogen telah di ubah. Struktur di atas dikenali sebagai struktur isomer.

3. Struktur resonan mempunyai bilangan nombor elektron yang sama tetapi hanya berbeza dari segi susunan elektron. Tambahan itu, Kedudukan terikat bagi satu struktur resonan sentiasa berubah. elektron dan pasangan elektron tak

22

MEKANISMA PEMBENTUKAN STRUKTUR RESONAN

Langkah pertama i) Anak panah melengkung menunjukkan pergerakan elektron berpasangan tak terikat pada atom oksigen dipindahkan untuk membentuk satu ikatan Langkah kedua i) Elektron berpasangan pada ikatan (C=N) dipindahkan menjadi elektron ( C=O).

berpasangan tak terikat pada atom nitrogen bagi memenuhi hokum struktur Lewis (oktet).

ii) Satu struktur resonan baru terhasil apabila satu ikatan

telah terbentuk diantara

atom karbon dan atom oksigen dan kehadiran satu pasang elektron tak terikat pada nitrogen atom. Peringatan: Pastikan struktur resonan memenuhi hokum oktet.

Struktur di bawah tidak dipanggil sebagai struktur resonan. Struktur ini tidak memenuhi prasyarat struktur Lewis kerana 10 elektron mengelilingi atom karbon.

Atom hidrogen mesti mempunyai dua elektron valensi. Petala kedua sesuatu elemen tidak boleh mempunyai lebih daripada lapan elektronvalensi.

23

Langkah pertama i) Anak panah melengkung menunjukkan elektron berpasangan tak terikat pada atom karbon dipindahkan untuk membentuk satu ikatan Langkah kedua i) Elektron-elektron pada ikatan (C=C) dipindahkan menjadi elektron berpasangan tak terikat bagi memenuhi hokum oktet. (C=C).

A ii)

B

C

Dua struktur resonan terhasil apabila berlaku perubahan kedudukan ikatan .

24

PERBEZAAN DI ANTARA ATOM BERCAS POSITIF DAN ATOM BERCAS NEGATIF

Atom yang bercas positif mengalami kekurangan elektron dan atom yang bercas negatif mengalami lebihan elektron. Atom yang bercas negatif terlibat dalam resonan kerana

mengalami lebihan elektron. Antara contoh atom yang mempunyai lebihan elektron (elektron berpasangan tak terikat) adalah atom oksigen dan atom nitrogen. Walau bagaimanapun atom yang bercas positif (karbon kation) tidak terlibat dalam resonan kerana atom ini sudah kekurangan elektron. Atom ini tidak stabil kerana tidak mempunyai lapan elektron untuk memenuhi hukum oktet.

CONTOH

H CH3 C HAaa A

H CH3O C HCH3O

H C H

B

C

JAWAPAN Struktur A tidak mempunyai resonan penyumbang kerana tidak mematuhi hukum oktet disamping tidak mempunyai elektron berpasang tak terikat dan elektron-eloktron untuk

merubah kedudukan elektron. Manakala struktur B dan C merupakan struktur resonan kerana mempunyai resonan penyumbang. Kehadiran elektron tak berpasangan dan elektron-elektron mendorong kepada berlakunya konfigurasi elektron. Konfigurasi elektron

sebarang atom perlu mematuhi hukum oktet.

25

CONTOH

A

B

C JAWAPAN Struktur A, B dan C merupakan struktur resonan kerana mempunyai struktur resonan penyumbang. Ketiga-tiga struktur tersebut mematuhi hokum octet. Struktur di bawah bukan struktur resonan. Hal ini kerana, elektron valensi pada atom C telah melebihi 8 elektron dan struktur ini tidak memenuhi hukum oktet.

26

RESONAN HIBRID

Struktur-struktur resonan ialah satu gambaran kepada struktur resonan hibrid. Struktur resonan hibrid merupakan gabungan semua struktur-struktur resonan dan boleh dianggap satu perantaraan antara dua atau lebih struktur resonan. Walaupun cas formal bagi molekul yang hampir dengan sifar merupakan struktur yang diterima tetapi hakikatnya struktur Lewis yang betul merupakan satu kombinasi semua struktur-struktur resonan. Struktur resonan hibrid merupakan struktur yang paling stabil kerana mempunyai kedudukan elektron yang paling stabil.

MELUKIS RESONAN HIBRID Melukis struktur Lewis dan resonan untuk molekul dengan menggunakan garisan hitam ( ) untuk mewakili ikatan sigma manakala ikatan ganda dua atau ikatan ganda tiga ).

diwakili dengan garisan putus-putus (

Langkah pertama: i) Melukis struktur Lewis dan resonan.

27

Langkah kedua: i) Menggabungkan struktur resonan dengan menandakan ikatan yang terlibat dalam mekanisma resonan.

Langkah ketiga: i) Melukis struktur resonan hibrid berdasarkan gabungan dua struktur resonan. ii) Elektron-elekton dan elektron berpasangan tak terikat sentiasa bergerak dan bertukar kedudukan antara atom oksigen dan atom nitrogen.

Peringatan: Struktur resonan hibrid merupakan struktur perantaraan di antara struktur-struktur resonan.

28

Langkah pertama: i) Melukis struktur Lewis dan resonan.

Langkah kedua: i) Gabungkan struktur-struktur resonan dengan menandakan ikatan yang terlibat dalam mekanisma resonan.

Langkah ketiga: i) Melukis struktur resonan hibrid berdasarkan gabungan dua struktur resonan. ii) Elektron-elekton pada gelang ben ena adalah tak setempat dan bergerak pada keseluruhan gelang benzena. Ikatan karbon-karbon dalam gelang benzena telah disilih ganti dengan ikatan dan .

29

PERATURAN-PERATURAN UNTUK MENGANGGARKAN KESTABILAN STRUKTUR-STRUKTUR RESONAN

1. Lebih besar jumlah ikatan kovalen, lebih besar kestabilan di mana banyak atom akan memenuhi hukum oktet.

H3C

OA

CH

CH3

H3C

OB

CH

CH3

Struktur B lebih stabil kerana mempunyai atom yang memenuhi hukum oktet. Struktur lebih penting kerana boleh menyumbang kepada struktur resonan. Manakala struktur B mempunyai atom yang tidak memenuhi hukum oktet dan struktur ini tidak penting. 2. Struktur yang mempunyai sedikit pemisahan cas atau tidak ada pemisahan cas adalah lebih stabil.

O H CA

O

ONH2

NH2

H

C

H

C

NH2C

B

Struktur A adalah lebih stabil dan penting kerana tidak mempunyai pemisahan cas dan struktur B mempunyai cas formal. Struktur C paling tidak stabil kerana mempunyai atom yang tidak oktet.

30

3. Struktur yang mempunyai cas negatif pada atom yang lebih elektronegatif akan menjadi lebih stabil. Manakala struktur yang mempunyai cas positif pada atom yang kurang

elektronegatif akan menjadi lebih stabil. (rujuk pada rajah di bawah) Perhatikan pada bilangan atom yang mempunyai cas formal. Struktur yang mempunyai atom sedikit cas formal akan banyak menyumbang struktur. struktur Z menyumbang paling sedikit. Berdasarkan struktur di bawah,

OX

C

N

O

CY

N

O

CZ

N

Jika struktur-struktur mempunyai sama jumlah atom-atom dan cas formal, anda perlu mempertimbangkan keelektronegatifan atom. Atom yang lebih elektronegatif akan lebih stabil dengan cas formal negatif. Manakala atom yang kurang elektronegatif akan lebih stabil dengan cas formal positif. Berdasarkan struktur-struktur di atas, struktur X adalah penyumbang yang lebih penting berbanding struktur Y kerana cas negatif berada pada atom yang lebih elektronegatif (atom oksigen). 4. Struktur-struktur resonan yang setara tidak mempunyai perbezaan kestabilan dan mereka menyumbang secara sama rata.

H2C

CHA

CH2

H2C

CHB

CH2

Struktur A dan B mempunyai kestabilan yang sama kerana struktur-struktur ini adalah setara dan menyumbang secara sama rata CONTOH Berdasarkan struktur dibawah, yang manakah struktur yang paling stabil

O OA

O N

O

OB

O

JAWAPAN: Struktur A lebih stabil kerana banyak cas negatif berada pada atom yang lebih elektronegatif. 31

PERBEZAAN DI ANTARA STRUKTUR RESONAN DAN ISOMER

STRUKTUR RESONAN Penting untuk mencapai kestabilan molekul.

STRUKTUR ISOMER Penting untuk menunjukkan bahawa molekul itu mempunyai nama yang berlainan walaupun bilangan formula molekul yang sama.

Berbeza susunan elektron sahaja (Satu pasangan elektron terletak pada kedudukan berbeza).

Berbeza susunan atom dan kedudukan elektron.

Merupakan dua sebatian yang sama dan mempunyai formula molekul yang sama.

Merupakan dua sebatian yang berbeza tetapi mempunyai formula molekul yang sama.

Peringatan: Pastikan anda dapat membezakan struktur resonan.

32

LATIHAN 1. Kelaskan struktur-struktur di bawah kepada struktur isomer atau struktur resonan serta nyatakan alasan anda

1.

2.

3.

HJAWAPAN

C

N

O

H O

C N

1. Struktur isomer kerana kedudukan atom dalam sebatian tersebut adalah berbeza. 2. Struktur resonan kerana kedudukan atom berada di kedudukan yang sama tetapi kedudukan elektron berbeza serta melibatkan perubahan kedudukan ikatan ganda dua ( =O =N). 3. Struktur berbeza. isomer kerana atom dalam sebatian berada dalam kedudukan yang

33

PENUTUPStruktur resonan hanya berbeza dari segi susunan elektron. Setiap struktur resonan mesti mematuhi hukum oktet struktur Lewis. Dalam resonan, nukleus atom tidak boleh diubah dan dipindahkan kecuali struktur isomer sahaja atom boleh diubah dan dipindah. Berlaku pentaksempatan elektron di antara ikatan dan ikatan dalam sesuatu molekul dan pentaksetempatan ini akan meningkatkan kestabilan sesuatu molekul bagi menyumbang kepada struktur hibrid.

34

SOALAN PENGUKUHAN.1. Antara yang berikut, molekul yang manakah mempunyai geometri berbentuk lurus (180)? A. BeF2 B. BeH2 C. Co2 D. H20

JAWAPAN D Penerangan

D. Atom oksigen dalam molekul air mempunyai dua pasang elektron yang tidak membentuk ikatan dengan mana-mana atom. Maka, pasangan elektron yang tidak membentuk ikatan tersebut akan menolak kedua-dua atom hydrogen kepada sudut 104.5o . Oleh itu, bentuk geometri bagi molekul air ialah tetrahedral.

A. Molekul BeF2 tidak mempunyai atom yang tidak membuat mana-mana ikatan dan molekul ini telah mencapai ciri octet yang stabil. Atom Be membentuk ikatan dengan dua atom Fluorine (F) dan mempunyai sudut geometri 180. Maka, molekul BeF2 berbentuk lurus (180).

35

B. Molekul BeH2 tidak mempunyai atom yang tidak membentuk sebarang ikatan dan molekul ini telah mencapai ciri oktet yang stabil. Atom Be membentuk ikatan dengan dua atom Fluorine dan mempunyai sudut geometri 180. Maka, bentuk geometri molekul BeH2 ialah lurus dengan sudut 180.

C. Atom carbon mempunyai ikatan ganda dua dengan atom oksigen. Ikatan yang terbentuk antara atom karbon dan atom oksigen ialah dua ikatan sigma dan dua ikatan . Tiada elektron dalam karbon atom yang tidak membentuk ikatan dengan mana-mana atom oksigen. Maka, bentuk geometri ialah lurus dengan sudut 180.

36

2. Apakah orbit yang hibrid bagi molekul C2H2? A.sp2 B. sp C. sp3 D. sp3d JAWAPAN : A PENERANGAN A. sp2 Struktur Lewis bagi molekul C2H2 Ialah :

. Terdapat dua ikatan dan dua ikatan antara atom karbon dan atom hidrogen dan antara atom karbon dan atom karbon yang lain. Atom karbon sebenarnya boleh menghasilkan 4 ikatan kovalen. Untuk membentuk ikatan kovalen ini, atom karbon memerlukan 4 elektron dari mana-mana atom yang tidak mempunyai apa-apa ikatan. Walau bagaimanapun, konfigurasi elektronik bagi karbon (2s22p2 ) dan diagram orbit menunjukkan dua elektron tidak mempunyai apa-apa ikatan dan dua ikatan kovalen sahaja yang terbentuk.

37

1H

1s

1s6C

2s

2p

1s KEADAAN ASAL

2p

2p

2p

KEADAAN HIBRID

Hibrid sp untuk membentuk ikatan

p tulen untuk membentuk dua ikatan

38

Orbit sp2 dalam molekul C2H2 3. Apakah bentuk geometri bagi metana? Terangkan. JAWAPAN Atom karbon membentuk ikatan dengan 4 atom hidrogen membentuk sp3 orbit hibrid. Maka, bentuk geometri ialah tetrahedral dengan sudut < 109.5.

4 ikatan

(C-H)

39

4. Tentukan jenis orbit hibrid yang digunakan untuk membuat ikatan oleh atom karbon. a) b)

JAWAPAN (a) Setiap atom karbon membentuk 4 ikatan dengan atom hidrogen . Maka, orbit hibrid yang terlibat ialah sp3 . (b) i) Setiap atom karbon dalam gelang benzene akan membentuk tiga ikatan dan satu ikatan . Maka, orbit hibrid yang terlibat ialah sp2 .

ii) Ikatan karbon -CH= membentuk tiga ikatan dan satu ikatan . Maka, atom orbit hibrid yang terlibat ialah sp2. iii) Ikatan karbon =CH2 membentuk tiga ikatan dan satu ikatan . Maka, orbit hibrid yang terlibat ialah sp2.

40

5. Berikan 1 struktur resonan daripada molekul di bawah dan tentukan struktur resonan yang mana KURANG STABIL ?

JAWAPAN

A

B

Satu pasang elektron daripada ikatan ganda dua bagi atom karbon boleh dipindahkan kepada atom oksigen. Maka, atom oksigen kini mempunyai 3 pasang elektron valens. Satu pasang elektron valens daripada ion oksigen di dalam kumpulan hidroksil (OH) akan dikongsi bersama atom karbon bagi membentuk ikatan ganda dua. Struktur B kurang stabil daripada struktur A. Oksigen merupakan elektronegatif apabila berkeadaan stabil. Struktur B mempunyai atom oksigen bercas positif. Maka, molekul memerlukan tenaga yang tinggi untuk mengubah cas menjadi lebih stabil berbanding struktur A.

41

6. Apakah resonan bagi molekul di bawah? Struktur resonan yang manakah lebih stabil?

JAWAPAN Atom Karbon(C) dan atom Nitrogen (N) boleh membentuk ikatan ganda dua. Atom Oksigen dan Nitrogen mempuyai dua pasang elektron valen yang juga boleh dikenalpasti sebagai elektron yang tidak membuat ikatan dengan mana-mana atom. Satu pasang elektron daripada ikatan ganda dua bagi atom karbon boleh dipindahkan kepada atom oksigen. Maka, atom oksigen kini mempunyai 3 pasang elektron valens. Satu pasang elektron valens daripada ion Nitrogen akan dikongsi bersama atom karbon bagi membentuk ikatan ganda dua. Nitrogen merupakan elektropositif dan oksigen ialah elektronegatif. Maka, struktur resonan yang ke- 2 lebih stabil berbanding struktur 1.

i.

Tunjukkan anak panah bagi menampakkan pergerakan elektron.

42

7. Jelaskan proses pembentukan resonan bagi struktur di bawah ini.

-

JAWAPAN Struktur molekul gegelang heksena pada karbon pertama mempunyai ikatan ganda dua bersama atom oksigen Struktur ini juga mempunyai satu pasang elektron yang tidak berpasang atau tidak membuat ikatan dengan mana-mana atom Sepasang elektron daripada ikatan ganda dua antara atom oksigen dan karbon akan dipindahkan kepada atom oksigen. Kini elektron valensi bagi atom oksigen ialah 6. Elektron yang tidak berpasang pada karbon yang ke- 3 akan membuat ikatan ganda dua antara dua karbon atom di dalam struktur ini bai menyempurnakan resonan yang kedua.

43

8. Lukiskan struktur Lewis dan semua resonans yang terdapat dalam struktur ion CO32- .

JAWAPAN Gunakan struktur Lewis untuk lukis struktur ion CO32- termasuk semua elektron valensi. Co32=

Kira jumlah elektron valensi;

4(from C) +[6 (from O) X 3 + (2)

=24

Lukis struktur rangka dan elektron valensi bagi struktur ion CO32-

Letak elektron valensi pada atom oksigen bagi membentuk oktet.

Lukis semua resonan bagi ion co32-

44

9. Lukiskan struktur resonans bagi molekul berikut:

(a)

JAWAPAN (a)

45

10. Tentukan bentuk geometri bagi ion NO2+

JAWAPAN Hasil tambah elektron valensi = 5 + (2x6) - 1 = 16

Struktur Lewis ialah :

Terdapat 4 pasang elektron(2 ikatan dan ikatan ) Tiada elektron yang tidak berpasang bagi karbon Nitrogen Bentuk geometri ialah lurus dengan sudut 180.

46