Sifat Kimia dan saling pertukaran antara siri homolog

Kembali

Sifat Kimia dan Saling Pertukaran Antara Siri Homolog

2.3

Sifat Kimia dan Saling Pertukaran Sebatian antara Siri Homolog

Tindak Balas Kimia Alkana

Pembakaran

Pembakaran alkana melibatkan tindak balas alkana dengan gas oksigen di udara.
Pembakaran alkana yang lengkap berlaku apabila gas oksigen berlebihan.
Hasil pembakaran alkana lengkap adalah gas karbon dioksida dan air.
Contoh pembakaran metana yang lengkap:

\(CH_4(g) + 2O_2(g) \rightarrow CO_2(g) + 2H_2O(ce)\)

Sekiranya kekurangan gas oksigen, pembakaran alkena tidak lengkap berlaku.
Hasil seperti karbon monoksida dan karbon mungkin terbentuk daripada pembakaran alkena yang tidak lengkap.
Contoh pembakaran etena yang tidak lengkap:

\(2CH_4(g) + 3O_2(g) \rightarrow C(p)+CO_2(g) + 4H_2O(ce)\)

atau

\(6CH_4(g) + 9O_2(g) \rightarrow 2C(p)+2CO(g)+2CO_2(g) + 12H_2O(ce)\)

Tindak Balas Penukargantian

Tindak balas kimia di mana atom lain menggantikan satu atau lebih atom dalam molekul.
Tindak balas penukargantian alkana yang melibatkan halogen juga disebut tindak balas penghalogenan.
Cahaya matahari diperlukan dalam tindak balas ini.
Tenaga dari cahaya matahari diperlukan untuk memutuskan ikatan kovalen dalam sebatian halogen untuk membentuk ikatan dengan atom halogen.
Contoh tindak balas penukargantian metana dengan klorin:

\(CH_4(g) + Cl_2(g) \rightarrow CH_2Cl_2(ce) + H_2(g)\)

Tindak Balas Kimia Alkena

Pembakaran

Pembakaran alkena melibatkan tindak balas alkena dengan gas oksigen di udara.
Pembakaran alkena yang lengkap berlaku apabila gas oksigen berlebihan.
Hasil pembakaran alkena lengkap adalah gas karbon dioksida dan air.
Persamaan kimia pembakaran etena yang lengkap adalah seperti yang berikut:

\(C_2H_4(g) + 3O_2(g) \rightarrow 2CO_2(g)+ 2H_2O(ce)\)

Sekiranya kekurangan gas oksigen, pembakaran alkena tidak lengkap berlaku.
Hasil seperti karbon monoksida dan karbon mungkin terbentuk daripada pembakaran alkena yang tidak lengkap.
Contoh pembakaran etena yang tidak lengkap:

\(C_2H_4(g) + O_2(g) \rightarrow 2C(p)+ 2H_2O(ce)\)

atau

\(C_2H_4(g) + 2O_2(g) \rightarrow 2CO(g)+ 2H_2O(ce)\)

Tindak Balas Penambahan

Definisi: tindak balas di mana atom lain ditambahkan ke molekul.
Ikatan ganda dua dalam alkena menjadikan sebatian tersebut boleh bertindak balas.
Tindak balas penambahan berlaku pada ikatan ganda dua dalam sebatian.
Lima tindak balas penambahan yang berlaku pada alkena adalah seperti yang berikut:

1. Penambahan Halogen (Penghalogenan)

Tindak balas alkena dengan halogen (klorin, bromin) pada keadaan bilik.
Tindak balas ini juga disebut tindak balas penghalogenan.
Hasil: Haloalkana.

\(C_2H_4(g) + Cl_2(g) \rightarrow C_2H_4Cl_2(g)\)

2. Penambahan Hidrogen (Penghidrogenan)

Alkena bertindak balas dengan hidrogen pada suhu 180 °C dengan kehadiran nikel/platinum sebagai mangkin untuk menghasilkan alkana sepadan.
Mangkin: platinum, Pt atau nikel, Ni.
Suhu: 180°C.
Tindak balas ini juga disebut tindak balas penghidrogenan.
Hasil: Alkana.

\(\, \\C_2H_4(g) + H_2(g) \xrightarrow []{Pt\,or\, Ni}C_2H_6(g)\)

3. Penambahan Air (Penghidratan)

Alkena bertindak balas dengan air (dalam bentuk stim) pada suhu dan tekanan yang tinggi dalam kehadiran asid fosforik, H3 PO4 sebagai mangkin untuk menghasilkan alkohol.
Mangkin: asid fosforik.
Suhu: 300°C.
Tekanan: 60 atm.
Tindak balas ini juga disebut tindak balas penghidratan.
Hasil: Alkohol.

\(\,\\C_2H_4(g) + H_2O(ce) \xrightarrow []{H_3PO_4}C_2H_5OH(ce)\)

4. Pengoksidaan Menggunakan Larutan Kalium manganat (VII) berasid, KMnO4

Larutan kalium manganat(VII) berasid adalah agen pengoksidaan yang sangat baik.
Tindak balas ini juga dipanggil tindak balas pengoksidaan.
Hasil: Diol (Alkohol dengan dua kumpulan hidroksil).

\(C_2H_4(g) + H_2O(ce) \xrightarrow []{[O]} CH_2OHCH_2OH(ce)\)

Tindak Balas Pempolimeran

Pasangan elektron yang membentuk salah satu ikatan ganda dua dikongsi dengan atom karbon molekul alkena lain dalam tindak balas pempolimeran.
Contoh: pempolimeran etena:
- Polimer: polietena.
- Monomer: etena.
- Tekanan: 2000 atm.
- Suhu: 100 °C hingga 300 °C.

Penyediaan Etanol

Pembuatan Etanol dalam Industri

Tindak balas penambahan dengan air (stim)
- Mangkin: asid fosforus
- Suhu: 300°C
- Tekanan: 60 atm
- \(C_2H_4(g) + H_2O(ce) \xrightarrow[]{H_3PO_4} C_2H_5OH(ce)\)

Pembuatan Etanol dalam Makmal

Proses penapaian karbohidrat atau bahan bergula seperti beras, barli atau buah-buahan.
- Bahan-bahan ini mengandungi glukosa.
- Zimase dalam yis bertindak sebagai mangkin untuk menukar glukosa kepada etanol.
- \(C_6H_{12}O_6(ak) \xrightarrow[]{yis} 2C_2H_5OH(ce) + 2CO_2(g)\)

Ciri-Ciri Kimia Etanol

Pembakaran

Pembakaran etanol dalam oksigen berlebihan menghasilkan karbon dioksida dan air.
\(C_2H_5OH(ce) + 3O_2 (g) \rightarrow 2CO_2(g) + 3H_2O(ce)\)

Pengoksidaan

Ethanol dioksida oleh larutan kalium dikromat(VI) berasid.
Hasil: asid etanoik
Perubahan ion dikromat (oren) kepada ion kromium (hijau).
\(C_2H_5OH(ce) \xrightarrow[]{[O]} CH_3COOH(ce)\)

Pendehidratan

Molekul air disingkirkan daripada tindak balas.
Mangkin: asid sulfurik
Suhu: 180°C
Hasil: etena
\(C_2H_5OH(ce) \xrightarrow[]{H_2SO_4, 180^\circ C} C_2H_4(g) + H_2O(ce)\)

Penyediaan Asid Etanoik di Makmal

Pengoksidaan etanol
- Ethanol dioksida oleh laurtan kalium (VI) berasid.
- Perubahan ion dikromat (jingga) kepada ion kromium (hijau).
- \(C_2H_5OH(ce) \xrightarrow[]{[O]} CH_3COOH (ce)\)

Tindak Balas Kimia Asid Etanoik sebagai Asid

Tindak Balas dengan Bes atau Alkali

Hasil: garam dan air.
Juga dikenali sebagai tindak balas peneutralan.
Contoh tindak balas dengan natrium hidroksida;
\(CH_3COOH (ak) + NaOH(ak) \rightarrow CH_3COONa (ak) + H_2O(ce)\)

Tindak Balas dengan Logam Reaktif

Hasil: garam dan gas hidrogen.
Contoh tindak balas dengan magnesium;
\(2CH_3COOH (ak) + Mg(p) \rightarrow (CH_3COO)_2Mg (ak) + H_2(g)\)

Tindak Balas dengan Karbonat Logam

Hasil: garam, gas karbon dioksida dan air.
Contoh tindak balas dengan kalsium karbonat;
\(2CH_3COOH (ak) + CaCO_3(p) \rightarrow (CH_3COO)_2Ca(ak) + H_2O(ce) + CO_2(g)\)

Tindak Balas Kimia Asid Etanoik dengan Alkohol

Hasil: ester.
Juga dikenali sebagai tindak balas pengesteran.
Mangkin: hidrogen ion.
\(CH_3COOH (ak) + C_2H_5OH(ce) \xrightarrow []{H^+}CH_3COOC_2H_5(ak) + H_2O(ce) \)

Ester

Kumpulan berfungsi: kumpulan karboksilat, \(-COOC-\)
Formula umum: \(C_nH_{2n+1}COOC_mH_{2m+1}\) , di mana n = 0,1,2,... dan m = 1,2,3,...

Penamaan Ester

Ester dihasilkan dengan menggabungkan alkohol dengan asid karboksilik.
Terdapat dua bahagian dalam penamaan ester.
Bahagian pertama adalah berdasarkan nama alkohol.
Bahagian kedua adalah berdasarkan nama asid karboksilik.
Contoh: Etil butanoat.

Gambar menunjukkan formula struktur bagi etil butanoat.

Langkah-Langkah dalam Menamakan Ester

Tentukan kumpulan alkil rantaian alkohol berdasarkan formula struktur atau formula molekul.
Tentukan nama untuk bahagian asid karboksilik.
Tukar istilah 'oik' dalam asid karboksilik kepada 'oat'.

Penyediaan Etil Etanoat di dalam Makmal

Mencampurkan asid etanoik dengan etanol melalui tindak balas refluks.
Refluks diperlukan kerana etanol adalah larutan yang meruap.
\(CH_3COOH(ak)+ C_2H_5OH(ak) \xrightarrow[]{ H_2SO_4} CH_3COOC_2H_5(ak)+H_2O(ce)\)

Ciri-Ciri Fizikal Etil Etanoat

Larutan tidak berwarna pada suhu bilik.
Bau buah yang sedap.
Larut dalam air.

Tindak Balas Pengesteran

Hasil: ester.
Mangkin: ion hidrogen.
Contoh tindak balas pengesteran asid etanoik dengan etanol.
\(CH_3COOH(ak)+ C_2H_5OH(ak) \xrightarrow[]{ H_2SO_4} CH_3COOC_2H_5(ak)+H_2O(ce)\)

Imej menunjukkan diagram 'KEGUNAAN ESTER' seperti Perisa makanan, Bahan letupan, Penghalau serangga, Detergen, Pelarut dan Minyak Wangi.

Sumber Semulajadi Ester
Bunga atau Buah	Ester
Jasmin	Benzil etanoat
Pear	Propil etanoat
Aprikot	Pentil propanoat
Kiwi	Metil benzoat
Nanas	Etil butanoat
Pisang	3-metilbutil etanoat