Mengapa massa gas yang sangat kecil dapat mengisi labu besar? Mengapa natrium klorida padat tidak menghantarkan arus listrik, sedangkan larutannya dapat? Unit 1 menghubungkan penghitungan partikel, struktur elektron, dan ikatan dengan perilaku yang dapat diamati, lalu menggunakan ide yang sama untuk menjelaskan reaksi organik.
Gunakan referensi ini bersama lembaran 1.1–1.5 dan teman keahlian mereka yang lebih sempit. Anda memerlukan aljabar sederhana, pangkat sepuluh, dan persamaan setara. Topik 1–5 dari spesifikasi Pearson mendefinisikan unit ini. Kinetika dan kesetimbangan termasuk dalam Unit 2; mereka bukan prasyarat untuk lembaran ini.
1.1
Hitung partikel, lalu gunakan persamaan
Silabus
Topik 1 (spesifikasi hlm.20-21). Menulis rumus dan persamaan setara dengan simbol keadaan; menyusun persamaan dari informasi; mol dan konstanta Avogadro; perhitungan molar termasuk massa bereaksi, volume gas (volume molar 24 dm3 pada RTP; pV=nRT); konsentrasi larutan dan perhitungan titrasi; rumus empiris dan molekul dari komposisi massa dan data pembakaran; persentase hasil dan ekonomi atom berdasarkan massa; bahasa bahaya dan risiko dalam pekerjaan praktik. Dinilai secara terus-menerus di setiap kertas WCH11 (biasanya 10-14 dari soal pilihan ganda dan bagian terstruktur pembuka).
Sumber: Silabus Cambridge International
Atom adalah satu partikel unsur. Unsur hanya mengandung satu jenis atom, didefinisikan oleh nomor proton. Ion bermuatan listrik karena jumlah elektronnya berbeda dari jumlah protonnya. Molekul adalah kelompok diskrit atom yang terikat secara kovalen. Senyawa mengandung unsur berbeda yang bergabung secara kimia. Rumus empiris memberikan rasio atom bilangan bulat termudah; rumus molekul memberikan jumlah atom sebenarnya dalam satu molekul. Kisi ionik memiliki satuan rumus, bukan molekul terpisah.
Mol adalah satuan jumlah zat. Jumlah partikel adalah $N=nL$, di mana $L=6.02\times10^{23}\ \mathrm{mol^{-1}}$. Dengan demikian, satu mol berisi $6.02\times10^{23}$ entitas yang ditentukan. Selalu sebutkan apakah Anda menghitung atom, molekul, ion, atau satuan rumus. Satu mol molekul metana berisi lima mol atom.
Massa atom relatif, $A_r$, membandingkan rata-rata massa atom berbobot kelimpahan dengan satu-per-sebelas massa atom karbon-12. Massa molekul relatif, $M_r$, menjumlahkan massa atom relatif dalam satu molekul. Massa rumus relatif menerapkan penjumlahan yang sama pada satuan rumus, termasuk struktur raksasa. Keduanya merupakan rasio tanpa satuan. Massa molar, $M$, adalah massa per mol, dalam $\mathrm{g\,mol^{-1}}$.
Pilih jalur menuju jumlah zat.
Use $n=m/M$ for a mass, $n=cV$ for a solution with $V$ in $\mathrm{dm^3}$, and $pV=nRT$ for a gas with pressure in Pa, volume in $\mathrm{m^3}$ and temperature in K. A stated molar gas volume can replace the gas equation only under its stated conditions. At the usual classroom RTP approximation, use $24\ \mathrm{dm^3\,mol^{-1}}$. Divide $\mathrm{cm^3}$ by 1000 to obtain $\mathrm{dm^3}$.
Metode massa bereaksi contoh. Persamaan adalah $\mathrm{Mg+2HCl\rightarrow MgCl_2+H_2}$. Terdapat asam berlebih dan $0.480\ \mathrm g$ magnesium, dengan $M(\mathrm{Mg})=24.0\ \mathrm{g\,mol^{-1}}$.
Jika kedua jumlah reaktan diberikan, bandingkan jumlah dibagi koefisien. Nilai yang lebih kecil mengidentifikasi pereaksi pembatas. Jangan hanya membandingkan massa.
Konsentrasi massa adalah $m/V$ dalam $\mathrm{g\,dm^{-3}}$; konsentrasi jumlah adalah $n/V$ dalam $\mathrm{mol\,dm^{-3}}$. Bagilah konsentrasi massa dengan massa molar untuk mengubah di antara keduanya. Bagian per juta, ppm, adalah pecahan dikalikan $10^6$; nyatakan apakah itu pecahan massa atau, untuk gas pada suhu dan tekanan yang sama, pecahan volume.
Jelajahi
Moles set the reaction endpoint
$n_A/a\quad\text{compared with}\quad n_B/b$
Convert mass into moles, compare amounts divided by equation coefficients, and track what is used, formed and left. Changing starting amounts can change the limiting reactant.
Topik 1 (spesifikasi hlm.20-21). Menulis rumus dan persamaan setara dengan simbol keadaan; menyusun persamaan dari informasi; mol dan konstanta Avogadro; perhitungan molar termasuk massa bereaksi, volume gas (volume molar 24 dm3 pada RTP; pV=nRT); konsentrasi larutan dan perhitungan titrasi; rumus empiris dan molekul dari komposisi massa dan data pembakaran; persentase hasil dan ekonomi atom berdasarkan massa; bahasa bahaya dan risiko dalam pekerjaan praktik. Dinilai secara terus-menerus di setiap kertas WCH11 (biasanya 10-14 dari soal pilihan ganda dan bagian terstruktur pembuka).
Sumber: Silabus Cambridge International
Untuk menemukan rumus empiris, bagilah massa setiap unsur dengan $A_r$-nya dan bagi jumlah yang dihasilkan dengan jumlah terkecil. Kalikan seluruh rasio jika perlu untuk mendapatkan bilangan bulat. Jangan bulatkan 1.5 ke 2: kalikan semua rasio dengan 2. Untuk menemukan rumus molekul, bagilah $M_r$ yang diukur dengan massa rumus empiris dan kalikan setiap indeks bawah dengan bilangan bulat ini.
Cek contoh. Suatu senyawa mengandung 2.40 g karbon dan 0.600 g hidrogen. Jumlah karbon adalah $n=m/M=2.40/12.0=0.200\ \mathrm{mol}$; jumlah atom hidrogen adalah $n=m/M=0.600/1.00=0.600\ \mathrm{mol}$. C:H = 1:3, sehingga rumus empirisnya adalah CH₃. Jika $M_r=30.0$, faktor adalah $30.0/15.0=2$, menghasilkan C₂H₆. Massa elemen ditambah menjadi massa sampel, 3.00 g.
Seimbangkan persamaan kimia secara lengkap tanpa mengubah rumus zat, dan sertakan keadaan: (s), (l), (g), (aq). Untuk pengendapan, $\mathrm{Ag^+(aq)+Cl^-(aq)\rightarrow AgCl(s)}$ mengabaikan ion penonton. Untuk asam dan karbonat, $\mathrm{CO_3^{2-}(aq)+2H^+(aq)\rightarrow CO_2(g)+H_2O(l)}$ mengawalkan baik atom maupun muatan. Pengendapan atau gas adalah observasi; persamaan menjelaskan perubahan tersebut. Seng dalam tembaga(II) sulfat menghasilkan endapan tembaga kemerahan sementara larutan biru memudar: Zn(s) + Cu²⁺(aq) → Zn²⁺(aq) + Cu(s). Magnesium dalam asam encer melarut dengan gelembung hidrogen: Mg(s) + 2H⁺(aq) → Mg²⁺(aq) + H₂(g). Asam dengan basa yang larut dapat memanas tanpa gas atau pengendapan: H⁺(aq) + OH⁻(aq) → H₂O(l). Cocokkan setiap persamaan dengan observasi aktual alih-alih menganggap semua reaksi asam sebagai pembentukan gas.
Persentase hasil membandingkan jumlah produk aktual dengan teoritis. Untuk hasil teoritis 4.00 g dan hasil kering terisolir aktual 3.20 g, hasil = 3.20/4.00 × 100% = 80.0%. Ekonomi atom membandingkan massa produk yang diinginkan yang seimbang dengan total massa semua produk yang seimbang. Sertakan koefisien persamaan. Ekonomi atom yang tinggi tidak menjamin hasil eksperimen yang tinggi.
Dalam praktik volume molar gas, gunakan jumlah pembatas yang diketahui dan kumpulkan gas di bawah kondisi terukur. Perhitungkan kebocoran, pelarutan gas, reaksi tidak sempurna, dan ruang mati. Kebocoran menurunkan volume gas terukur sehingga menurunkan volume molar yang dihitung. Untuk memvalidasi rumus melalui reaksi dengan oksigen, panaskan hingga massa konstan, dinginkan sebelum menimbang, dan jelaskan bagaimana hilangnya padatan atau oksidasi tidak sempurna mengubah rasio yang disimpulkan. Penalaran praktis tetap menjadi bagian dari unit teori ini.
Topik 2 (spesifikasi hlm.22-23). Partikel subatom, nomor massa, dan isotop; massa atom relatif dari kelimpahan isotop; konfigurasi elektron notasi s/p/d termasuk ion logam transisi; energi ionisasi dan lonjakan berturut-turut sebagai bukti kulit dan subkulit; tren energi ionisasi pertama melintasi Periode 2 dan turun kelompok dengan anomali Be-B dan N-O; spektrometer massa (ionisasi, akselerasi, pembelokan, deteksi) dan interpretasi spektrum termasuk pola klorin diatomik; prediksi kelompok dari data energi ionisasi.
Sumber: Silabus Cambridge International
Proton dan neutron berada di inti; elektron menempati orbital di sekitarnya. Massa partikel relatif kira-kira 1, 1, dan $1/1836$; muatannya adalah +1, 0, dan −1. Nomor atom $Z$ menghitung proton; nomor massa $A$ menghitung proton ditambah neutron. Dengan demikian neutron = $A-Z$. Ion positif memiliki lebih sedikit elektron daripada proton. Isotop memiliki nomor proton yang sama tetapi jumlah neutron berbeda.
Spektrometer massa membentuk ion positif berwujud gas, memisahkannya berdasarkan rasio massa-terhadap-muatan, $m/z$, dan mendeteksi kelimpahan relatif, yaitu proporsi sampel yang menyumbang setiap jenis ion. Penguapan, ionisasi, percepatan, pemisahan, dan deteksi memiliki peran yang berbeda. Pada pemisahan magnetik pada potensial akselerasi tertentu, ion dengan rasio $m/z$ yang lebih rendah akan membengkok lebih banyak; muatan yang lebih tinggi menurunkan $m/z$, bukan membuat bengkokan lebih kecil. Ion bermuatan ganda dengan massa-40 muncul pada $m/z=20$.
Contoh perhitungan rata-rata isotop. Untuk 60% massa-69 dan 40% massa-71 gallium, $A_r=(69\times60+71\times40)/100=69.8$. Nilai rata-rata terletak di antara massa isotop, lebih dekat ke isotop yang lebih melimpah. Puncak ion molekul dapat mengidentifikasi $M_r$ ketika muatan diketahui. Dengan proporsi isotop klorin 3:1, puncak ion molekul Cl₂ muncul pada 70, 72, dan 74 dengan probabilitas $9/16$, $6/16$, dan $1/16$: kombinasi tengah terjadi dalam dua urutan.
Sebuah orbital menampung paling banyak dua elektron dengan spin berlawanan. Orbital s berbentuk bola; orbital p memiliki dua lobus. Terdapat 1, 3 dan 5 orbital dalam subkulit s, p, dan d, menampung paling banyak 2, 6 dan 10 elektron. Isi orbital dengan energi sama secara tunggal sebelum berpasangan. Empat kulit kuantum pertama memiliki kapasitas maksimum 2, 8, 18 dan 32 elektron. Subkulit yang tersedia adalah 1s; 2s/2p; 3s/3p/3d; dan 4s/4p/4d/4f. Subkulit f memiliki tujuh orbital dan menampung empat belas elektron. Tabel periodik memiliki blok s, p, dan d sesuai dengan subkulit yang menerima elektron pembeda. Tulis konfigurasi hingga kripton, termasuk pengecualian kromium dan tembaga: Cr adalah [Ar]3d⁵4s¹ dan Cu adalah [Ar]3d¹⁰4s¹. Untuk ion positifnya, lepaskan elektron 4s sebelum elektron 3d. Notasi kotak elektron harus menunjukkan baik okupansi maupun spin.
Bentuk orbital dan orbital 3p yang terisi tunggal pada fosfor.
Energi ionisasi pertama adalah energi per mol untuk $\mathrm{X(g)\rightarrow X^+(g)+e^-}$. Energi ionisasi kedua melepaskan elektron dari X⁺(g); energi ionisasi ketiga adalah X²⁺(g) → X³⁺(g) + e⁻. Semua tahap ionisasi bersifat endoterm. Muatan inti yang lebih besar memperkuat atraksi; lebih banyak efek peredihan dan jarak elektron yang lebih jauh melemahkannya. Lonjakan energi berturut-turut yang besar mengungkapkan bahwa semua elektron kulit luar telah dilepaskan. Ini mengidentifikasi jumlah elektron kulit luar golongan utama tetapi tidak sendiri menghitung setiap kulit yang terisi.
Energi ionisasi pertama melintasi Periode 3 dengan penurunan subkulit magnesium-aluminium dan penurunan pasangan fosfor-sulfur yang ditandai.
Melintasi Periode 3, muatan inti meningkat sementara peredihan kulit dalam berubah sedikit, memberikan peningkatan energi ionisasi pertama yang umum. Al melepaskan elektron 3p berenergi lebih tinggi lebih mudah daripada Mg melepaskan elektron 3s. S memiliki elektron 3p berpasangan dengan tolakan lebih besar daripada orbital 3p yang terisi tunggal pada P. Sepanjang golongan, peningkatan jarak dan peredihan melebihi peningkatan muatan inti. Tren berulang melintasi periode adalah periodisitas; gunakan sumbu berlabel, dan interpretasikan sumbu logaritma sebagai rasio alih-alih kenaikan energi yang sama.
Data ionisasi yang sama pada sumbu linear dan logaritmik; kalium memulai periode berikutnya.
Tugas grafik elemen pertama-36 yang disediakan pada lembar 1.2.2 menguji baik sumbu biasa maupun logaritmik. Puncak gas mulia diikuti oleh penurunan saat kulit luar baru dimulai; efek subkulit dan pasangan menghasilkan cekungan tambahan dalam satu periode. Seri transisi tidak membentuk garis naik yang mulus sempurna. Helium termasuk blok s oleh 1s² meskipun berada di kolom gas mulia.
Energi ionisasi pertama hingga kripton pada sumbu linear dan logaritmik.
Topik 3 (spesifikasi hlm.24-25). Ikatan ionik dan diagram titik-silang; struktur kisi dan penalaran suhu lebur dari muatan dan jari-jari ionik; ikatan kovalen dan kovalen datif; bentuk molekul dan sudut ikatan oleh VSEPR (linear hingga oktahedral, termasuk efek pasangan bebas pada NH3 dan H2O); elektronegativitas dan polaritas ikatan; uji molekul polar (dipol yang menambah atau saling meniadakan); ikatan logam dan konduksi; kisi kovalen raksasa (berlian, grafit) dan kristal molekuler; daya polarisasi kation dan karakter kovalen. Pertanyaan sifat-berdasarkan-ikatan muncul di setiap sesi.
Sumber: Silabus Cambridge International
Ikatan ionik adalah gaya tarik elektrostatik bersih antara ion bermuatan berlawanan di seluruh kisi raksasa. Transfer elektron membentuk ion; tarikan inilah yang menjadi ikatan. Konduktivitas saat lebur atau terlarut, migrasi ion, dan bukti kerapatan elektron mendukung model ionik. Kation berwarna bergerak menuju elektroda negatif dalam larutan. Peta kerapatan elektron menunjukkan distribusi elektron di sekitar inti; bandingkan distribusinya dengan model ion, jangan langsung mengasumsikan kontur merekam sejarah transfer elektron. Padatan ionik tidak memiliki ion bebas. Ion yang lebih kecil dan muatan lebih tinggi biasanya memperkuat atraksi kisi. Dalam seri isoelektronik, nomor proton yang lebih besar menarik populasi elektron yang sama lebih dekat: jari-jari menurun dari N³⁻ menuju Al³⁺. Menurun dalam golongan, tambahan kulit terisi meningkatkan jari-jari.
Ikatan kovalen adalah gaya tarik antara dua inti dan pasangan elektron yang berbagi. Diagram titik-silang mengidentifikasi asal elektron. Sertakan pasangan elektron bebas dan kurung/muatan untuk ion. Ikatan koordinat menggunakan pasangan elektron yang awalnya disumbangkan oleh satu atom, seperti ketika NH₃ menyumbangkan pasangan ke H⁺ untuk membentuk NH₄⁺. Aluminium klorida dapat membentuk Al₂Cl₆ dengan dua jembatan klorida dan ikatan koordinat; diagram elektron harus memperhitungkan setiap elektron valensi.
Diagram elektron luar ikatan ionik dan rangkap.Ikatan tiga dan dua pasangan elektron bebas menjelaskan semua elektron valensi nitrogen.Diagram pasangan donor lengkap untuk ion amonium dan dimer aluminium klorida.Diagram elektron luar yang lengkap.
Pasangan elektron di sekitar atom pusat saling tolak dan mengatur diri menjauh. Pasangan elektron bebas menolak lebih kuat daripada pasangan ikatan, tetapi tidak ada pengurangan sudut tetap universal per pasangan elektron bebas. Hitung daerah di sekitar atom pusat; ikatan ganda menempati satu daerah. Panjang ikatan adalah jarak antar inti; sudut ikatan adalah sudut antara ikatan yang bersebelahan.
Daerah
Contoh
Bentuk dan sudut tipikal
2
BeCl₂, CO₂
linier, 180°
3
BCl₃
trigonal planar, 120°
4
CH₄, NH₄⁺
tetrahedral, 109.5°
3 ikatan + pasangan elektron bebas
NH₃
piramidal, sekitar 107°
2 ikatan + 2 pasangan elektron bebas
H₂O
bengkok, sekitar 104.5°
5
PCl₅ gas
bipiramida trigonal, 90°/120°
6
SF₆
oktahedral, 90°
Setiap karbon dalam etena memiliki tiga daerah dan susunan planar, dengan sudut sekitar 120°. Keelektronegatifan adalah daya tarik terhadap pasangan elektron ikatan. Keelektronegatifan berbeda menghasilkan ikatan polar. Molekul hanya bersifat polar jika dipol ikatannya tidak saling meniadakan: CO₂ tidak polar; H₂O polar. Ikatan ionik dan kovalen adalah ujung-ujung spektrum. Daya polarisasi menggambarkan kemampuan kation untuk mendistorsi awan elektron ion lain; polarisabilitas menggambarkan seberapa mudah awan tersebut terdistorsi. Kation kecil dengan muatan tinggi mendistorsi awan elektron anion dengan kuat; anion besar lebih mudah terpolarisasi. Jangan gunakan satu titik lebur saja sebagai bukti struktur.
Zat molekuler kecil biasanya meleleh atau mendidih dengan mengatasi gaya antarmolekul, bukan memutus ikatan di dalam molekul. Berlian memiliki empat ikatan kovalen per atom dalam jaringan raksasa; grafit memiliki tiga per atom dalam lapisan dan elektron terdelokalisasi yang bergerak bebas; grafen adalah satu lapis. Berlian keras dan isolator; lapisan grafit dapat meluncur dan menghantarkan listrik sepanjang lapisan; grafen menggabungkan kekuatan dan konduktivitas. Logam berisi ion positif yang tertarik pada elektron terdelokalisasi, yang membawa arus dalam logam padat maupun cair.
Tren titik lekur Periode 2/3 mengikuti perubahan struktur: unsur logam, kemudian karbon/silikon kovalen raksasa, lalu non-logam molekuler kecil dan gas mulia monatomik. Dalam Periode 2, litium dan berilium bersifat logam; boron dan karbon membentuk struktur kovalen raksasa, kemudian nitrogen, oksigen, dan fluorin bersifat molekuler serta neon monatomik. Jumlah elektron molekuler dan gaya tarik membantu menjelaskan perbedaan antar non-logam. Penjelasan muatan inti yang mulus saja tidak cukup untuk menjelaskan tren titik lebur secara utuh. Atraksi logam yang lebih kuat, yang melibatkan muatan ion, ukuran ion, dan jumlah elektron terdelokalisasi, biasanya menaikkan suhu lebur; struktur logam yang detail juga penting. Memanaskan logam hingga meleleh tidak menghilangkan semua elektronnya.
Jelajahi
Salt conducts when its ions can move
Compare solid, molten and dissolved NaCl. The same ions can be held at lattice sites or mobile; reversing the field changes their drift, not their charge.
1.4
Rumus organik, bahan bakar, dan radikal
Silabus
Topik 4 (spesifikasi hlm.26-27). Gugus fungsi dan nomenklatur (aturan IUPAC untuk senyawa bercabang dan siklik); seri homolog dan isomerisme struktural; jenis-rumus (tampilan penuh, struktural, kerangka); alkana dari minyak bumi - distilasi fraksinasi dan perataian; persamaan pembakaran lengkap dan tidak lengkap; substitusi radikal bebas oleh halogen (inisiasi, propagasi, terminasi) dengan mekanisme panah melengkung; kimia gas rumah kaca dan polusi dari produk pembakaran; bahasa penilaian bahaya dan risiko.
Sumber: Silabus Cambridge International
Golongan fungsi memberikan reaksi khas. Seri homolog berbagi golongan fungsi dan rumus umum, dengan anggota berikutnya berbeda sebesar CH₂. Isomer struktural memiliki rumus molekul yang sama tetapi koneksi atom yang berbeda. Dalam rumus ditampilkan, tunjukkan setiap atom dan ikatan; dalam rumus kerangka, setiap ujung atau sudut tanpa label adalah karbon, dengan jumlah H implisit yang cukup untuk empat ikatan. Tunjukkan heteroatom dan hidrogen yang terikat dengannya secara eksplisit.
Gunakan met-, et-, prop-, but-, pent-, heksa-, hepta-, okta-, nona-, deka- untuk satu hingga sepuluh atom karbon. Pilih rantai induk yang mengandung gugus fungsi relevan dan beri nomor agar lokannya memiliki nilai terendah, kemudian tentukan posisi substituen. Alkana aklik memiliki rumus CₙH₂ₙ₊₂; sikloalkana dengan satu cincin tunggal memiliki CₙH₂ₙ. Keduanya jenuh: hanya mengandung ikatan tunggal karbon–karbon. CₙH₂ₙ saja tidak membuktikan adanya alkena karena sikloalkana juga dapat memiliki rumus tersebut.
Hasilkan isomer struktural secara sistematis: pertahankan rumus tetap, ubah rantai terpanjang atau ukuran cincin, distribusikan atom karbon sisa, lalu hilangkan duplikat akibat rotasi atau penomoran ulang. Pentana memiliki tiga isomer rantai; heksana memiliki lima. Arah gambar yang berbeda saja tidak menjadikan struktur baru.
Rumus isomer rantai lengkap untuk pentana dan heksana.
Untuk cincin tunggal jenuh, mulai dari cincin terbesar dan perpendek sambil memindahkan karbon ke dalam substituen. Terdapat satu struktur cincin C₃H₆, dua C₄H₈, dan lima C₅H₁₀. Kumpulan C₆H₁₂ memiliki dua belas struktur konstitusional; bentuk cis/trans yang berbeda tidak dihitung lagi sebagai isomer struktural.
Struktur cincin tunggal lengkap untuk total tiga, empat, dan lima atom karbon.Struktur cincin tunggal lengkap untuk total enam atom karbon.
Destilasi fraksi memisahkan minyak mentah menjadi fraksi dengan rentang titik didih berbeda. Perretakan mengubah hidrokarbon besar menjadi produk lebih kecil, termasuk alkena; reformasi dapat mengubah rantai lurus menjadi struktur bercabang atau siklik. Seimbangkan atom dalam setiap persamaan yang diusulkan. Pembakaran sempurna hidrokarbon menghasilkan CO₂ dan air. Pembakaran tidak sempurna dapat membentuk CO beracun atau partikel karbon; CO mengurangi transportasi oksigen darah dengan mengikat hemoglobin. Belerang bahan bakar dan reaksi nitrogen/oksigen suhu tinggi dapat menghasilkan oksida asam. Partikel karbon merusak kualitas udara; hidrokarbon yang tidak terbakar dapat berkontribusi pada polusi foto kimia. Penghapusan belerang bahan bakar tidak mencegah oksida nitrogen yang terbentuk dari udara panas. Netralitas karbon berarti tidak ada peningkatan bersih karbon dioksida selama batas siklus hidup yang ditetapkan. Pertumbuhan bioetanol dapat menyerap CO₂, namun emisi pemrosesan dan transportasi mencegah klaim netralitas karbon otomatis. Hidrogen menghasilkan air saat digunakan; metode produksinya tetap penting.
Bahaya adalah potensi sumber kerusakan; risiko mempertimbangkan kemungkinannya dan tingkat keparahan dalam kondisi aktual. Gunakan penilaian risiko sekolah, jumlah kecil, ventilasi, dan pengendalian khusus untuk mudah terbakar atau toksisitas. Alternatif yang lebih aman dapat mengurangi risiko tanpa berpura-pura bahwa zat asli tidak memiliki bahaya.
Radikal bebas memiliki elektron tak berpasangan. Pemutusan homolitik memberikan satu elektron ke setiap fragmen; pemutusan heterolitik memberikan keduanya ke satu fragmen, membentuk ion. Cahaya UV memulai substitusi klorin dengan memecah Cl₂ secara homolitik: Cl₂ → 2Cl·. Gunakan anak panah lengkung kepala tunggal untuk elektron individu.
Inisiasi UV menggunakan dua anak panah setengah elektron tunggal.
Propagasi: Cl· + CH₄ → HCl + CH₃·, kemudian CH₃· + Cl₂ → CH₃Cl + Cl·. Satu radikal diregenerasi, sehingga rantai berlanjut. Terminasi menggabungkan dua radikal, misalnya 2CH₃· → C₂H₆. Substitusi lanjutan dan berbagai posisi yang mungkin menghasilkan campuran, membatasi nilai metode ini untuk membuat satu produk murni.
1.5
Alkena: ikuti pasangan elektron
Silabus
Topik 5 (spesifikasi hlm.28-30). Ikatan rangkap sebagai sigma + pi; isomerisme geometris (E/Z) dan aturan Cahn-Ingold-Precedence; mekanisme penambahan elektrofilik dengan HBr, Br2 dan manganat(VII) asam termasuk prediksi Markovnikov dan penjelasan ion bromonium untuk penambahan anti; polimerisasi adisi dan pembuangan polimer (pembakaran, daur ulang, trade-off tempat pembuangan sampah); pengujian ketidakjenuhan dengan air bromin; hidrogenasi. Penambahan pada alkena asimetris yang dibenarkan oleh stabilitas karbokation adalah inti dari soal terstruktur.
Sumber: Silabus Cambridge International
Alkena aklik dengan satu C=C memiliki rumus CₙH₂ₙ. Sikloalkena dengan satu cincin dan satu ikatan rangkap memiliki CₙH₂ₙ₋₂: cincin menghilangkan dua hidrogen tambahan. Ikatan rangkap terdiri dari ikatan sigma σ dari tumpang tindih orbital head-on dan ikatan pi π dari tumpang tindih orbital p samping. Memutar salah satu karbon akan memutus tumpang tindih pi, sehingga rotasi dibatasi. Isomerisme E/Z memerlukan dua gugus berbeda pada setiap karbon ikatan rangkap. Urutkan atom yang terikat langsung berdasarkan nomor atom; jika seri, bandingkan atom berikutnya. Bandingkan prioritas secara terpisah pada kedua karbon. Gugus berprioritas lebih tinggi bersama-sama menghasilkan Z, berlawanan menghasilkan E. Cis/trans tidak memadai di mana tidak ada substituen identik yang sesuai untuk dibandingkan.
Tentukan E/Z berdasarkan prioritas pada setiap atom karbon.
Elektrofil menerima pasangan elektron. Dalam penambahan HBr, anak panah lengkung dimulai dari ikatan pi dan berakhir di H, sementara yang lain dimulai dari ikatan H–Br dan berakhir di Br. Ini membentuk karbokation dan Br⁻; pasangan elektron bebas bromida kemudian membentuk ikatan karbon–bromida baru. Propena utamanya menghasilkan 2-bromopropana karena jalurnya membentuk karbokation sekunder daripada primer. Karbokation tersier umumnya lebih stabil daripada sekunder, yang lebih stabil daripada primer, dalam kondisi ini.
Untuk etena, dua karbon ikatan rangkap setara. Penambahan proton dalam arah mana pun menghasilkan karbokation etil yang sama, CH₃CH₂⁺. Bromida menyumbangkan pasangan elektron bebas ke karbon positifnya, memberikan bromoetana; tidak ada dua produk konstitusional berbeda untuk dipilih.
Mekanisme pasangan elektron lengkap untuk etena dan hidrogen bromida.
Bromin terpolarisasi oleh ikatan rangkap kaya elektron dan menambahkannya melintasi ikatan tersebut; etena menghasilkan 1,2-dibromoetana. Pemudaran warna bromin mendukung ketidakjenuhan dalam uji organik yang sesuai tetapi tidak mengidentifikasi satu alkena unik. Hindari klaim yang tidak diperlukan tentang campuran produk stereo-kimia.
Anak panah pasangan elektron untuk penambahan bromin ke etena dalam model karbokation sederhana.
Penambahan lain: hidrogen dengan nikel menghasilkan alkana; uap air dengan katalis asam menghasilkan alkohol; manganat(VII) dingin, encer dan terasamkan mengoksidasi C=C menjadi diol. Nyatakan reagen dan kondisi, bukan hanya nama produk. Dalam polimerisasi adisi, buka setiap C=C menjadi tulang punggung polimer, pertahankan gugus sampingnya, dan tunjukkan kurung dengan ikatan yang melaluinya serta $n$ di luar. Unit pengulang adalah segmen tulang punggung terkecil yang pengulangannya menggambarkan rantai, termasuk gugus sampingnya. Tidak ada molekul kecil yang Hilang. Pembuangan polimer memerlukan bukti: pemilahan/daur ulang, ketahanan, alternatif biodegradable dan penghilangan gas pembakaran beracun memiliki keunggulan dan biaya yang berbeda.
Polimerisasi propena mempertahankan gugus samping metil dan menunjukkan ikatan kelanjutan.
Jelajahi
Addition changes bonds while keeping the atoms
Trace ethene + Br₂ to 1,2-dibromoethane: C=C becomes single, each carbon gains one Br, and all four C–H bonds remain. Scale the 1:1 mole ratio from 0.15 mol ethene.
Ion bermassa-40 memberikan $m/z=20$. Jelaskan muatannya.
Tiga energi ionisasi pertama suatu unsur relatif dekat; yang keempat jauh lebih besar. Nyatakan apa yang dapat disimpulkan dan apa yang tidak dapat disimpulkan dari lonjakan ini saja.
Sebuah gas menempati 0.240 dm³ pada volume molar 24.0 dm³ mol⁻¹. Sampel 0.480 g menghasilkan gas ini dalam reaksi 1:1. Temukan massa molar sampel tersebut dan nyatakan satu alasan mengapa nilai eksperimen bisa terlalu tinggi.
Mengapa rumus molekul yang sama dapat menggambarkan alkena dan sikloalkana?
Prediksikan produk ketika HBr ditambahkan ke CH₂=C(CH₃)₂, dan jelaskan karbokation yang disukai.
Jawaban. 1 A 2+ ion memiliki rasio massa-terhadap-muatan setengah dari yang bermuatan tunggal. 2 Tiga elektron valensi, konsisten dengan Golongan Utama 3/13; lonjakan itu sendiri tidak menetapkan periode. 3 $n=V/V_m=0.240/24.0=0.0100\ \mathrm{mol}$; $M=m/n=0.480/0.0100=48.0\ \mathrm{g\,mol^{-1}}$. Kebocoran menurunkan jumlah gas terukur dan meningkatkan massa molar yang disimpulkan. 4 Satu cincin atau satu ikatan rangkap masing-masing mengurangi jumlah H sebanyak dua dibandingkan alkana aklikal. 5 2-bromo-2-metilpropana; H menambahkan ke CH₂, membentuk karbokation tersier sebelum Br⁻ menyumbangkan pasangan elektron ke karbon positif.
Topik lain dalam Pearson Edexcel · International A-Level · Chemistry