Sebatian Karbon — Nota JomSkor
Merangkumi hidrokarbon (alkana, alkena, dan isomer), serta sifat kimia dan siri homolog bagi alkohol, asid karboksilik, dan ester.
Kimia · Tingkatan 5
Merangkumi hidrokarbon (alkana, alkena, dan isomer), serta sifat kimia dan siri homolog bagi alkohol, asid karboksilik, dan ester.
Jenis Sebatian Karbon
- Sebatian karbon organik: berasal daripada benda hidup, mengandungi karbon terikat kovalen dengan H, N, S, O
- Sebatian karbon tak organik: CO2, karbonat, sianida — bukan daripada benda hidup
- Hidrokarbon: mengandungi C dan H sahaja (petrol, gas asli)
- Bukan hidrokarbon: mengandungi C, H dan unsur lain seperti O, N (alkohol, asid, protein, kanji)
- Hidrokarbon tepu: hanya ikatan tunggal C-C (alkana)
- Hidrokarbon tak tepu: ada ikatan ganda dua atau ganda tiga (alkena, alkuna)
Sumber Hidrokarbon — Petroleum
- Petroleum = campuran hidrokarbon, terbentuk daripada pereputan organisma di dasar laut
- Penyulingan berperingkat: mengasingkan pecahan petroleum mengikut takat didih — gas (C1-C4, <40°C), petrol (C5-C9), nafta (C5-C10), kerosin (C10-C16), diesel (C14-C20), minyak pelincir (C20-C50), bitumen (>C70)
- Peretakan: hidrokarbon rantai panjang dipecahkan kepada molekul lebih kecil pada suhu & tekanan tinggi, mangkin Al2O3 + SiO2
- Takat didih bertambah dengan saiz molekul kerana daya van der Waals semakin kuat
Siri Homolog
- Ciri-ciri siri homolog: formula am sama, kumpulan berfungsi sama, sifat kimia sama, ahli berturutan beza CH2 (jisim relatif +14), sifat fizik berubah beransur-ansur
- Alkana: CnH2n+2, ikatan tunggal C-C, contoh: metana (CH4), etana (C2H6)
- Alkena: CnH2n (n≥2), ikatan ganda dua C=C, contoh: etena (C2H4), propena (C3H6)
- Alkuna: CnH2n-2 (n≥2), ikatan ganda tiga C≡C, contoh: etuna (C2H2)
- Alkohol: CnH2n+1OH, kumpulan berfungsi -OH, contoh: metanol, etanol, propanol
- Asid karboksilik: CnH2n+1COOH (n=0,1,2...), kumpulan berfungsi -COOH, contoh: asid metanoik (HCOOH), asid etanoik (CH3COOH)
- Ester: terhasil daripada tindak balas alkohol + asid karboksilik, kumpulan berfungsi -COO-, contoh: etil etanoat
Sifat Fizik Siri Homolog
- Alkana, alkena, alkuna: takat didih rendah (meningkat dengan bilangan C), tidak larut dalam air, ketumpatan rendah, tidak mengkonduksi elektrik
- Alkohol dan asid karboksilik: takat didih lebih tinggi daripada alkena sepadan (ikatan hidrogen), alkohol C1-C3 larut campur dalam air
- Keterlarutan dalam air berkurang apabila saiz molekul bertambah
Sifat Kimia Alkana
- Alkana tidak reaktif kerana ikatan C-C dan C-H yang kuat
- Pembakaran lengkap: CnH(2n+2) + O2 → CO2 + H2O (nyalaan biru, tiada jelaga)
- Pembakaran tak lengkap: menghasilkan CO dan jelaga karbon
- Penukargantian dengan halogen (Cl2/Br2) di bawah cahaya UV: CH4 + Cl2 → CH3Cl + HCl (tindak balas berperingkat)
Sifat Kimia Alkena
- Alkena lebih reaktif kerana ikatan ganda dua C=C
- Pembakaran: nyalaan lebih berjelaga daripada alkana sepadan
- Penghidrogenan: C2H4 + H2 →(Ni, 180°C) C2H6 (etena → etana; digunakan dalam industri marjerin)
- Penghalogenan: C2H4 + Br2 → C2H4Br2 (menyahwarnakan air bromin perang kepada tidak berwarna)
- Penambahan HBr: C2H4 + HBr → C2H5Br (bromoetana)
- Penghidratan: C2H4 + H2O →(H3PO4, 300°C, 60 atm) C2H5OH (etanol)
- Pengoksidaan KMnO4 berasid: menyahwarnakan warna ungu kepada tidak berwarna
- Pempolimeran penambahan: n(C2H4) →(200°C, 1200 atm) polietena (politena)
Sifat Kimia Alkohol dan Asid Karboksilik
- Pengoksidaan alkohol: C2H5OH + 2[O] →(KMnO4 berasid) CH3COOH + H2O (alkohol → asid karboksilik)
- Pendehidratan alkohol: C2H5OH →(serpihan porselin, Δ) C2H4 + H2O (alkohol → alkena)
- Penapaian: C6H12O6 →(zimase) 2C2H5OH + 2CO2 (glukosa → etanol)
- Pengesteran: alkohol + asid karboksilik →(H2SO4 pekat) ester + air (boleh berbalik)
Isomer dan Penamaan IUPAC
- Isomer: sebatian yang mempunyai formula molekul sama tetapi formula struktur berbeza
- Penamaan IUPAC: nama induk (bilangan C rantai terpanjang) + akhiran (siri homolog)
- Nama induk: met(1), et(2), prop(3), but(4), pent(5), heks(6), hept(7), okt(8), non(9), dek(10)
- Akhiran: -ana (alkana), -ena (alkena), -una (alkuna), -ol (alkohol), -oik (asid), -oat (ester)
Contoh soalan
Tuliskan persamaan tindak balas pembakaran lengkap propana, C3H8.
- C3H8(g) + 5O2(g) → 3CO2(g) + 4H2O(l)
- Imbangkan: C: 3=3 ✓, H: 8=8 ✓, O: 10=10 ✓
Contoh soalan
Gas etena, C2H4 bertindak balas dengan stim. Tuliskan persamaan dan nyatakan syarat tindak balas.
- C2H4(g) + H2O(g) → C2H5OH(l)
- Syarat: suhu 300°C, tekanan 60 atm, mangkin asid fosforik H3PO4
- Hasil: etanol, C2H5OH
Contoh soalan
Namakan sebatian dengan formula CH3CH2CH2OH mengikut IUPAC.
- Rantai C terpanjang = 3 atom karbon → nama induk: prop
- Kumpulan berfungsi -OH → akhiran: -ol
- Nama IUPAC: propan-1-ol
- Silap: menulis formula alkena sebagai CnH2n+2 (formula alkana) — alkena ialah CnH2n
- Silap: n=1 untuk alkena — ahli pertama alkena ialah etena (n=2) kerana perlu ikatan ganda dua
- Silap: menganggap alkohol sebagai asid — alkohol tidak menghasilkan ion H+ dalam air
- Silap: menulis persamaan penukargantian alkana tanpa cahaya UV — cahaya UV diperlukan
- Silap: mengatakan alkana bertindak balas dengan air bromin — hanya alkena yang menyahwarnakan air bromin
- Silap: tindak balas penghidratan etena tanpa mangkin H3PO4 — mangkin diperlukan
- Silap: menghitung bilangan C daripada kumpulan berfungsi, bukan rantai terpanjang
- Silap: menggunakan akhiran -ana untuk alkohol — alkohol menggunakan -ol
- Silap: lupa menyatakan kedudukan kumpulan OH dalam penamaan, cth: propan-1-ol vs propan-2-ol
- Hafal formula am semua 6 siri homolog: alkana (CnH2n+2), alkena (CnH2n), alkuna (CnH2n-2), alkohol (CnH2n+1OH), asid karboksilik (CnH2n+1COOH), ester (CnH2n+1COOCmH2m+1)
- Ujian air bromin: HANYA alkena menyahwarnakan air bromin — gunakan ini untuk membezakan alkana vs alkena
- Ujian KMnO4 berasid: alkena menyahwarnakan warna ungu; alkohol juga menyahwarnakan (tindak balas pengoksidaan)
- Ingat syarat tindak balas penghidratan etena: H3PO4, 300°C, 60 atm
- Penapaian: mangkin = enzim zimase daripada yis; suhu bilik (bukan suhu tinggi)
- Peretakan petroleum: mangkin = campuran Al2O3 + SiO2; suhu dan tekanan tinggi
- Dalam soalan kertas 2, tunjukkan persamaan struktur (formula struktur) bukan hanya formula molekul
- isomer
- sebatian yang mempunyai formula molekul sama tetapi formula struktur berbeza
- penapaian
- penguraian glukosa oleh enzim zimase daripada yis untuk menghasilkan etanol dan CO2
- peretakan
- proses memecahkan hidrokarbon rantai panjang kepada molekul lebih kecil pada suhu dan tekanan tinggi dengan mangkin
- pengesteran
- tindak balas alkohol dengan asid karboksilik untuk menghasilkan ester dan air
- penghidratan
- tindak balas alkena dengan stim untuk menghasilkan alkohol dengan mangkin H3PO4
- siri homolog
- kumpulan sebatian organik dengan formula am sama, kumpulan berfungsi sama dan sifat kimia sama
- penukargantian
- tindak balas alkana dengan halogen di bawah cahaya UV di mana atom H digantikan oleh halogen
- hidrokarbon tepu
- hidrokarbon yang hanya mempunyai ikatan tunggal antara atom karbon
- sebatian organik
- sebatian yang berasal daripada benda hidup dan mengandungi karbon terikat kovalen
- kumpulan berfungsi
- kumpulan atom yang menentukan sifat kimia suatu siri homolog
- hidrokarbon tak tepu
- hidrokarbon yang mempunyai ikatan ganda dua atau ganda tiga antara atom karbon
- pempolimeran penambahan
- tindak balas monomer alkena bergabung membentuk polimer rantai panjang
- penyulingan berperingkat
- proses mengasingkan pecahan petroleum mengikut takat didih yang berlainan