Sebatian Karbon

Sifat-sifat Kimia Alkana

by

Sifat-sifat Kimia Alkana

Kereaktifan Alkana

  1. Alkana ialah hidrokarbon yang tepu yang mempunyai ikatatan (C – C) yang kuat.
  2. Alkana tidak begitu reaktif jika dibandingkan dengan hidrokarbon yang tidak tepu seperti alkena.
  3. Alkana bersifat neutral dan tidak menukarkan warna kertas litmus biru/ merah lembab.
  4. Semua ikatan kimia di dalam alkana ialah ikatan kovalen yang kuat. Untuk memecahkan ikatan ini banyak tenaga diperlukan.
  5. Alkana hanya boleh menjalankan tindak balas berikut:
    1. Tindak balas pembakaran
    2. Tindak balas penukargantian ( dengan kehadiran sinaran ultraungu)

Tindak Balas Pembakaran

Pembakaran Alkana

  1. Semua alkana boleh terbakar dengan kehadiran oksigen menghasilkan air dan karbon dioksida (atau karbon monoksida/ karbon dalam pembakaran tidak lengkap)
  2. Terdapat 2 jenis pembakaran
    1. Pembakaran lengkap
    2. Pembakaran tidak lengkap
Pembakaran Lengkap
  1. Dalam udara/oksigen yang berlebihan, semua alkana terbakar dengan lengkap dan menghasilkan karbon dioksida dan air.
  2. Pembakaran alkana yang lengkap ini membebaskan banyak tenaga haba.
  3. Berikut ialah persamaan kimia bagi pembakaran lengkap beberapa jenis alkana. Contoh: Pembakaran metana
    CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O
    Pembakaran etana
    C2H6 + 7/2 O2 → 2CO2 + 3H2O
    Pembakaran propana
    C3H8 + 5O2 → 3CO2 + 4H2O
  4. Nyalaan pembakaran alkana menjadi semakin berjelaga apabila bilangan atom karbon per molekul meningkat. Ini disebabkan oleh peratus kandungan karbon dalam alkana yang bertambah.

Pembakaran Tidak Lengkap

  1. Pembakaran tidak lengkap berlaku jika bekalan oksigen tidak memcukupi.
  2. Dalam keadaan oksigen yang tidak mencukupi, alkana terbakar dengan nyalaan yang sangat berjelaga dan menghasilkan karbon ( pepejal hitam ) , gas karbon monoksida dan air.
  3. Gas karbon monoksida ialah sejenis gas tidak berbau yang beracun.
  4. Berikut ialah persamaan-persamaan kimia bagi pembakaran tidak lengkap beberapa jenis alkana.
    Contoh:
    Pembakaran tidak lengkap etana
    C2H6 + 5/2 O2 → 2CO + 3H2O
    C2H6 + 3/2 O2 → 2C + 3H2O

    Pembakaran tidak lengkap propana

    C3H8 + 7/2 O2 → 3CO + 4H2O
    C3H8 + 2 O2 → 3C + 4H2O
  5. Apabila sesuatu alkana terbakar dengan tidak lengkap, nyalaan pembakarannya lebih berjelaga kerana sebahagian besar alkana terbakar untuk menghasilkan karbon dalam bentuk asap hitam.
Nota penting!
Cukup oksigen → Pembakaran lengkap
Tak cukup oksigen → Pembakaran tidak lengkap
—————————-
Pembakaran lengkap menghasilkan CO2 dan H2O
Pembakaran tidak lengkap menghasilkan C, CO dan H2O
—————————-
Semakin besar molekul alkana, semakin susah ia dibakar.

Peratus Karbon

  1. Dalam pembakaran alkana, kuantiti jelaga yang dihasilkan bergantung kepada peratus karbon dalam molekul hidrokarbon itu.
  2. Peratus karbon di dalam satu molekul boleh dikira dengan menggunakan formula berikut:
    \[\begin{gathered}
    {\text{Peratus Karbon}} \hfill \\
    {\text{ = }}\frac{{{\text{Jisim relatif karbon dalam 1 molekul}}}}{{{\text{Jisim molekul relatif alkana}}}} \times 100\% \hfill \\
    \end{gathered} \]
  3. Berikut ialah contoh pengiraan peratus karbon dalam metana dan heksana.
    1. peratus karbon metana (CH4) [Jisim atom relatif: Karbon: 12; Hidrogen: 1]
      \[\begin{gathered}
      {\text{Peratus karbon}} \hfill \\
      {\text{ = }}\frac{{{\text{12}}}}{{{\text{12 + 4}}\left( 1 \right)}} \times 100\% \hfill \\
      = 75\% \hfill \\
      \end{gathered} \]
    2. Peratus karbon heksana (C6H14)
      \[\begin{gathered}
      {\text{Percentage of Carbon}} \hfill \\
      {\text{ = }}\frac{{6\left( {{\text{12}}} \right)}}{{6\left( {{\text{12}}} \right){\text{ + 14}}\left( 1 \right)}} \times 100\% \hfill \\
      = 83.7\% \hfill \\
      \end{gathered} \]
  4. Peratus karbon dalam heksana lebih tinggi daripada metana, oleh itu pembakaran hak sana menghasilkan lebih banyak jelaga.

Nota penting!

Semakin besar molekul sesuatu alkana, semakin tinggi peratus karbonnya, maka semakin banyak jelaga dihasilkan semasa pembakaran.

Tindak Balas Penukar Gantian

Tindak balas penukargantian

  1. Apabila satu campuran alkana dan gas klorin didedahkan kepada cahaya matahari atau cahaya ultraungu, suatu tindak balas berlaku dengan perlahan-lahan di mana atom hidrogen dalam molekul alkana ditukargantikan oleh atom klorin satu demi satu.
  2. Tindak balas alkana dengan klorin ini dikenal sebagai tindak balas penukargantian.
  3. Misalnya, apabila satu campuran gas metana dan klorin berlebihan didedahkan kepada cahaya matahari/ ultraungu, tindak balas penukargantian secara berturut-turut berlaku melalui empat peringkat seperti yang ditunjukkan di bawah:
  4. Tindak balas penukargantian juga berlaku di antara alkana dan cecair bromin
  5. Oleh kerana tindak balas penukargantian ialah tindak balas di antara alkana dengan unsur-unsur halogen, maka ia juga dinamakan sebagai tindak balas penghalogenan.
  6. Tindak balas Penukargantian ialah satu tindak balas yang perlahan.

Nota penting!

Tindak balas penukargantian di antara alkana dan halogen hanya berlaku dengan kehadiran sinaran ultraungu.

Pemvulkanan Getah

by
  1. Getah asli divulkan untuk meningkatkan ciri-ciri tertentunya untuk penggunaan yang lebih luas.
  2. Getah tervulkan ialah getah yang dipanaskan dengan sulfur.
  3. Getah tervulkan disediakan di makmal dengan merendam getah di dalam larutan disulphur diklorida atau sulfur monoklorida dalam metilbenzena.
  4. Molekul getah mempunyai ikatan kovalen ganda dua.
  5. Atom sulfur bertindak balas dengan ikatan berganda dalam rantaian molekul getah untuk membentuk ikatan silang C-S-S-C di antara molekul getah.



Getah Asli bertentangan Getah Vulcanised

Getah Asli
Getah tervulkan
LembutKeras
Kurang kenyalLebih kenyal
Tidak menahan habaLebih menahan haba
Takat lebur rendahTakat lebur tinggi
Mudah dioksidakanMenentang pengoksidaan

Sifat-sifat Fizik Alkana

by

Sifat-sifat Fizik Alkana

  1. Alkana ialah sebatian kovalen, oleh itu ia mempunyai sifat fizik seperti sebatian kovalen yang lain.
  2. Atom atom di dalam molekul alkana diikat oleh ikatan kovalen yang kuat.
  3. Molekul-molekul alana pula ditarik oleh daya tarikan Van Der Waals yang lemah.

Boiling Points

Jadual di bawah menunjukkan takat lebur dan takat didih bagi sembilan laukana yang pertama yang berantai lurus

AlkanaTakat lebur ( Co)Takat didih ( Co)Keadaan fizik pada keadaan bilik
Metana-182-161Gas
Etana-183-88Gas
Propana-188-44Gas
Butana-138-1Gas
Pentana-13036Cecair
Heksana-9669Cecair
Heptana-9199Cecair
Oktana-57126Cecair
Nonana-54151Cecair
Takat didih alkana
  1. Graf diatas menunjukkan takat didih bagi lapan alkana yang pertama.
  2. Takat didih alkana meningkat apabila bilangan karbon di dalam molekul yang meningkat.
  3. Ini adalah disebabkan oleh peningkatan daya tarikan Van Der Waals apabila apabila saiz molekul bertambah.
  4. 4 alkana pertama wujud sebagai gas pada suhu bilik.

Keterlarutan

  1. Semua alkana tidak larut dalam air tetapi larut dalam pelarut organik.
  2. Alkana berbentuk cecair merupakan pelarut yang baik bagi sebatian-sebatian kovalen yang lain.

Ketumpatan

  1. Semua alkana mempunyai ketumpatan kurang daripada air.
  2. Apabila bilangan karbon di dalam molekul alkana bertambah, ketumpatan alkana juga bertambah.

Kekonduksian elektrik

  1. Semua alkana tidak mengkonduksikan elektrik.
  2. Alkana ialah sebatian kovalen. oleh itu ia tidak mempunyai ion-ion yang bebas bergerak.

Getah Semula Jadi

by
  1. Getah asli ialah polimer semulajadi.
  2. Latex ialah sejenis cecair menyerupai susu yang diperolehi daripada pok0k getah. Latex adalah satu campuran zarah-zarah getah dan air.
  3. Formula molekul getah asli adalah (C5H8)n, di mana n adalah kira-kira 10,000.
  4. Monomer getah asli ialah  C5H8, yang dikenali sebagai 2-metilbut-1,3-diene (isoprena).
  1. Setiap molekul monomer getah mempunyai 2 ikatan ganda dua yang dikenali sebagai -diene.

Pembekuan Latex

  1. Setiap zarah getah terdiri daripada molekul getah yang dibungkus oleh satu lapis membran protein.
  2. Membran protein mempunyai cas negatif di permukaan luarnya.
  3. Cas yang sama aka menolak. Oleh itu, daya tolakan wujud di antara zarah-zarah getah yang menyebabkan zarah-zarah mini dipisahkan antara satu sama lain.
  4. Ini menghalang pembentukan ikatan antara zarah-zarah getah dan seterusnya menghalang pembekuan getah.
  5. Walau bagaimanapun, lateks boleh dibekukan jika:
    1. asid seperti asid etanoik ditambah kepadanya.
      • Apabila asid ditambahkan ke dalam latex, ion-ion hidrogen dari asid meneutralkan cas negatif pada permukaan membran protein.
      • Zarah-zarah neutral ini tidak lagi menolak antara satu sama lain.
      • Zarah-zarah getah ini boleh bertembung antara satu sama lain, menyebabkan membrannya dipecahkan.
      • Akibatnya, polimer getah dibebaskan dan mereka bergabung bersama untuk membentuk sekumpulan besar polimer getah. Dengan ini, getah membeku.
    2. Lateks dibiarkan selama 1 – 2 hari. Ini disebabkan tindakan bakteria pada lateks. Aktiviti bakteria dalam lateks menghasilkan asid laktik yang mengandungi ion-ion hidrogen yang menyebabkan pembekuan susu getah.
  6. Pembekuan lateks boleh dicegah dengan menambah alkali ke dalamnya. Ion-ion OH– dari alkali akan meneutralkan sebarang asid yang boleh dihasilkan oleh bakteria.

Sifat Fizik Getah Asli

Alkana

by

Pengenalan Kepada Alkana

Formula Am: CnH2n+2, n = 1, 2, 3, …

Kumpulan Berfungsi:

Tiada kumpulan berfungsi

3 Ahli pertama:

    1. Alkana ialah satu siri homolog bagi sebatian yang mempunyai formula am CnH2n+2, n = 1, 2, 3, ……
    2. Alkana ialah hidrokarbon tepu, iaitu atom-atom karbon terikat antara satu sama lain oleh ikatan kovalen tunggal sahaja.
    3. Oleh itu, dalam molekul alkana, setiap atom karbon terikat kepada empat atom lain ( sama karbon atau hidrogen ) melalui ikatan kovalen tunggal.

Penamaan Ahli-ahli Alkana

  1. Nama bagi setiap alkana berakhir dengan imbuhan akhiran “ana”.
  2. Semua sebatian karbon dinamakan mengikut bilangan atom karbon yang terdapat di dalam molekulnya.
  3. Mengikut sistem penamaan ini, nama sebatian karbon terdiri daripada dua bahagian, iaitu nama dasar dan imbuhan akhiran.
  4. Nama dasar memberi maklumat bilangan atom karbon di dalam molekul.
  5. Imbuhan akhiran memberitahu Siri homolog sebatian itu.
    Contohnya:

    Etana ialah sejenis alkana. Nama dasar “et” menunjukkan bahawa terdapat dua atom karbon di dalam molekulnya. Imhunan akhiran “ana” pula menunjukkan ia adalah ahli di dalam siri homolog alkana.
  6. Imbuhan berikut digunakan untuk menamakan ahli-ahli siri itu mengikut bilangan atom-atom karbon dalam molekul.
Bilagan karbonImbuhanBilangan KarbonImbuhan
1met7hept
2et8okt
3prop9non
4but10dek
5pent11hendek
6heks12dodek

Nama Bagi 8 Alkana Pertama

Jadual di bawah menunjukkan formula molekul dan nama bagi lapan alkana yang pertama
Bilangan KarbonFormula MolekulNama
1CH4Metana
2C2H6Etana
3C3H8Propana
4C4H10Butana
5C5H12Pentana
6C6H14Heksana
7C7H16Heptana
8C8H18Oktana

Hidrokarbon

by

Hidrokarbon

  1. Hidrokarbon ialah sebatian organik yang mengandungi unsur-unsur karbon dan hidrogen sahaja.
  2. Contoh-contoh hidrokarbon ialah alkana alkena dan alkuna.
  3. Hidrokarbon boleh dibahagi kepada dua kumpulan, iaitu
    1. Hidrokarbon tepu
      Hidrokarbon tepu ialah hidrokarbon di mana semua atom karbonnya diikat oleh ikatan tunggal sahaja. Contohnya, alkana.
    2. Hidrokarbon tidak tepu

      Hidrokarbon tak tepu ialah hidrokarbon yang mengandungi sekurang-kurangnya satu ikatan ganda dua atau ganda tiga di antara atom-atom karbonnya. Contohnya, alkena.
  4. Ethanol  ( C2H5OH ), asid etanoik  (CH3COOH), metil metanoat (HCOOCH3), klorometana (CH3Cl)  bukan sebatian hidrokarbon kerana mereka mengandungi unsur-unsur bukan karbon dan hidrogen (oksigen dan klorin) di dalam molekulnya.

Penting!

Tepu:  semua ikatan tunggal di antara atom-atom karbon

Tidak tepu:  sekurang-kurangnya  satu ikatan ganda dua/ ganda tiga  di antara atom-atom karbon

Sumber-sumber Hidrokarbon

  1. Sumber sumber hidrokarbon yang utama ialah
    1. Petroleum
    2. Gas asli
    3. Arang batu

Perbandingan: Hidrokarbon Tepu dan Tak Tepu

Hidrokarbon TepuHidrokarbon Tidak Tepi
PembakaranMenghasilkan sedikit jelagaMenghasilkan lebih banyak jelaga
+ Air BrominWarna perang air bromin tidak berubah.Warna perang air bromin dilunturkan.
+ Larutan Kalium Permanganat (VII)Warna ungu larutan kalium permanganat (VII) tidak berubah.Warna ungu larutan kalium permanganat (VII) dilunturkan.

Pembakaran Hidrokarbon

  1. Semua hidrokarbon terbakar di dalam oksigen menghasilkan karbon dioksida ( atau karbon monoksida) dan air.
  2. Terdapat 2 jenis pembakaran
    1. Pembakaran lengkap – Pembakaran dengan oksigen yang mencukupi menghasilkan karbon dioksida (CO2 )dan air (H2O).
    2. Pembakaran tidak lengkap – Pembakaran dengan bekalan oksigen yang terhad menghasilkan karbon (jelaga), karbon monoksida(CO), karbon dioksida(CO2) dan air(H2O).

Contoh

Pembakaran Lengkap

C2H6 + 7/2 O2 → 2CO2 + 3H2O

C3H6 + 9/2 O2 → 3CO2 + 3H2O

Pembakaran Tidak Lengkap

C2H6 + 5/2 O2 → 2CO + 3H2O

C2H6 + 3/2 O2 → 2C + 3H2O
C3H6 + 3O2 → 3CO + 3H2O

C3H6 + 3/2 O2 → 3C + 3H2O

Nota Penting:

  1. Kuantiti jelaga yang dihasilkan daripada pembakaran hidrokarbon bergantung kepada peratus karbon bagi hidrokarbon itu.
  2. Semakin tinggi peratus karbonnya, semakin banyak jelaga dihasilkan.

Sebatian Karbon

by

Struktur Atom Karbon

  1. Karbon terletak di dalam kumpulan 14 jadual berkala. Ia mempunyai enam elektron, oleh itu susunan elektronnya ialah 2.4.
  2. Atom karbon mempunyai empat elektron valen di petala terluar seperti yang ditunjukkan di dalam gambarajah.
  3. Untuk mencapai susunan elektron oktet yang stabil, setiap atom karbon membentuk 4 ikatan kovalen dengan atom lain.

Contoh

Metana

Satu atom karbon bergabung dengan 4 atom hidrogen membentuk satu molekul metana, CH4.

Etana

Jika dua atom karbon bergabung, setiap satu atom karbon masih boleh membentuk ikatan dengan tiga atom hidrogen dan membentuk molekul etana
, C2H6.

Bilangan Ikatan

Setiap atom karbon membentuk 4 ikatan kovalen dengan atom lain. 4 ikatan kovalen itu boleh wujud dalam tiga bentuk seperti berikut.
Ikatan tunggal

Ikatan ganda dua

Ikatan ganda tiga

Sebatian Karbon
  1. Sebatian karbon boleh dibahagi kepada dua kumpulan:
    1. Sebatian karbon organik
      Berasal daripada benda hidup. Contoh:
      1. Etana
      2. Etena
      3. Etanol
      4. Asid etanoik
      5. Etil etanoat
      6. Tetraklorometana
    2. Sebatian karbon bukan organik
      Bukan berasal daripada benda hidup. Contoh:
      1. Karbon monoksida
      2. Karbon dioksida
      3. Kalsium karbonat