5.7 - Sebatian Ion dan Sebatian Kovalen

Eksperimen 5.1: Membandingkan Sebatian Ion dengan Sebatian Kovalen

Tujuan: Mengkaji perbezaan sifat antara sebatian ion dengan sebatian kovalen.

Pernyataan masalah: Apakah perbezaan sifat antara sebatian ion dengan sebatian kovalen?

Bahan: Plumbum(II) bromida pepejal, $\mathrm{PbB}{\mathrm{r}}_2$; naftalena, ${\mathrm{C}}_{10}{\mathrm{H}}_8$; magnesium klorida, $\mathrm{MgC}{\mathrm{l}}_2$; sikloheksana, ${\mathrm{C}}_6{\mathrm{H}}_{12}$; dan air suling.

Radas: Tabung uji, spatula, mangkuk pijar, penunu Bunsen, alas segi tiga tanah liat, kasa dawai, wayar penyambung dengan klip buaya, bikar $250\mathrm{c}{\mathrm{m}}^3$, silinder penyukat $10\mathrm{c}{\mathrm{m}}^3$, tungku kaki tiga, bateri, suis, mentol dan elektrod karbon.

A. Kekonduksian Elektrik

Hipotesis: Sebatian ion mengkonduksikan elektrik dalam keadaan leburan tetapi tidak dalam keadaan pepejal; sebatian kovalen tidak mengkonduksikan elektrik dalam kedua-dua keadaan.

• Pemboleh ubah dimanipulasikan: jenis sebatian
• Pemboleh ubah bergerak balas: kekonduksian elektrik
• Pemboleh ubah dimalarkan: elektrod karbon

Prosedur:

1. Isi separuh mangkuk pijar dengan serbuk plumbum(II) bromida.
2. Sambungkan kandungan mangkuk pijar kepada litar yang mengandungi elektrod karbon, mentol, suis dan bateri.
3. Hidupkan suis dan perhatikan mentol, kemudian matikan suis.
4. Panaskan sehingga semua plumbum(II) bromida melebur; hidupkan suis semula dan perhatikan mentol.
5. Ulang menggunakan naftalena dan catat keadaan mentol bagi setiap bahan dalam keadaan pepejal dan leburan.

Langkah berjaga-jaga: Jalankan eksperimen di dalam kebuk wasap. Naftalena mudah terbakar, gas bromin yang terhasil semasa plumbum(II) bromida dipanaskan beracun, dan pendedahan berlebihan kepada naftalena boleh menyebabkan anemia hemolitik, kerosakan hati dan sistem saraf, katarak serta pendarahan retina.

B. Keterlarutan di dalam Air dan Pelarut Organik

1. Masukkan setengah spatula magnesium klorida ke dalam tabung uji.
2. Tambah $5.0\mathrm{c}{\mathrm{m}}^3$ air suling, goncang dan perhatikan keterlarutan.
3. Ulang dengan sikloheksana sebagai pelarut.
4. Ulang kedua-dua ujian menggunakan naftalena bagi menggantikan magnesium klorida dan catat keputusan.

C. Takat Lebur dan Takat Didih

1. Masukkan setengah spatula magnesium klorida dan naftalena ke dalam tabung uji yang berasingan.
2. Panaskan kedua-dua tabung uji di dalam kukus air.
3. Perhatikan perubahan keadaan fizik dan buat inferens tentang takat lebur dan takat didih relatifnya.

Kekonduksian Elektrik

Sebatian ion	Sebatian kovalen
Tidak mengkonduksikan elektrik dalam keadaan pepejal kerana ion diikat pada kedudukan tetap dalam kekisi oleh daya elektrostatik yang kuat.	Tidak mengkonduksikan elektrik dalam semua keadaan kerana molekul neutral tidak membawa cas.
Mengkonduksikan elektrik dalam keadaan leburan atau larutan akueus kerana ion bebas bergerak dan membawa cas.	—

Keterlarutan

• Kebanyakan sebatian ion larut di dalam air tetapi tidak larut di dalam pelarut organik.
• Struktur kekisi ialah susunan teratur atom, ion atau molekul dalam pepejal kristal.
• Oksigen menarik elektron yang dikongsi lebih kuat daripada hidrogen, menyebabkan perkongsian tidak sama dan pembentukan cas separa dalam air.
• Air ialah pelarut berkutub. Hujung oksigennya yang bercas separa negatif menarik kation, manakala hujung hidrogennya yang bercas separa positif menarik anion.
• Tarikan ini dapat mengatasi daya elektrostatik dalam kekisi ion lalu membolehkan ion terpisah dan bergerak bebas di dalam air.
• Pelarut organik tidak dapat mengatasi daya dalam kekisi ion.
• Kebanyakan sebatian kovalen tidak larut di dalam air tetapi larut di dalam pelarut organik kerana molekulnya neutral.

Takat Lebur, Takat Didih dan Kemeruapan

• Sebatian ion mempunyai takat lebur dan takat didih tinggi serta tidak mudah meruap kerana banyak haba diperlukan untuk mengatasi daya tarikan elektrostatik yang kuat antara ion berlawanan cas.
• Sebatian kovalen bermolekul ringkas seperti metana, $\mathrm{C}{\mathrm{H}}_4$, mempunyai takat lebur dan takat didih rendah serta mudah meruap kerana sedikit haba diperlukan untuk mengatasi daya tarikan van der Waals yang lemah antara molekul.
• Ikatan kovalen di dalam setiap molekul ringkas kekal kuat; peleburan atau pendidihan mengatasi tarikan antara molekul.

• Daya tarikan van der Waals antara bulu halus pada tapak kaki cicak dengan dinding membolehkan cicak melekat pada permukaan itu.

Struktur Sebatian Kovalen

Struktur molekul ringkas	Struktur molekul gergasi
Struktur kecil; boleh wujud sebagai pepejal, cecair atau gas. Contoh: ${\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$ dan $\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$.	Struktur sangat besar dan biasanya pepejal. Contoh: $\mathrm{Si}{\mathrm{O}}_2$.
Ikatan kovalen kuat di dalam molekul tetapi daya tarikan van der Waals antara molekul lemah.	Ikatan kovalen kuat di seluruh struktur; tiada daya tarikan van der Waals antara molekul dalam struktur gergasi.
Takat lebur dan takat didih rendah.	Takat lebur dan takat didih tinggi kerana banyak ikatan kovalen kuat perlu diputuskan.

Kegunaan dalam Kehidupan Harian

Bidang	Contoh
Industri	Sebatian ion litium iodida, $\mathrm{LiI}$, digunakan dalam bateri; sebatian kovalen seperti pigmen dan pelarut turpentin terdapat dalam cat.
Pertanian	Sebatian ion ammonium nitrat, $\mathrm{N}{\mathrm{H}}_4\mathrm{N}{\mathrm{O}}_3$, dan kalium klorida, $\mathrm{KCl}$, digunakan sebagai baja; sebatian kovalen bromoetana, ${\mathrm{C}}_2{\mathrm{H}}_5\mathrm{Br}$, dan kloropikrin, $\mathrm{CC}{\mathrm{l}}_3\mathrm{N}{\mathrm{O}}_2$, terdapat dalam racun perosak.
Perubatan	Sebatian ion natrium bikarbonat, $\mathrm{NaHC}{\mathrm{O}}_3$, digunakan dalam antasid untuk melegakan gastrik; sebatian kovalen parasetamol, ${\mathrm{C}}_8{\mathrm{H}}_9\mathrm{N}{\mathrm{O}}_2$, merawat demam dan keradangan.
Kegunaan domestik	Sebatian ion natrium klorat(V), $\mathrm{NaCl}{\mathrm{O}}_3$, terdapat dalam detergen; sebatian kovalen gliserol, ${\mathrm{C}}_3{\mathrm{H}}_5(\mathrm{OH}{)}_3$, melembapkan kulit dan membantu mencegah kulit kering dalam produk penjagaan kulit.

Pencemaran Plastik

• Plastik di laut memudaratkan haiwan akuatik melalui pengambilan plastik dan penyerapan bahan kimianya ke dalam tisu.