3.1 Ionic bonding
Anda akan menerangkan kestabilan ion berdasarkan konfigurasi gas adi, konfigurasi pseudo-gas adi dan orbital separuh penuh, serta pembentukan ikatan ion (ionic bonding).
SP 3.1.1Explain the stability of ions based on (i) noble gas configuration
Huraian SPApa yang perlu dikuasai
Untuk guru: kata tugas Explain (Menerangkan)
Calon perlu menerangkan kestabilan ion berdasarkan (i) konfigurasi gas adi: ion yang mencapai petala luar ns² np⁶ (atau 1s²) adalah stabil.
- IsiPetala luar penuh ns² np⁶Huraian
Ion dengan susunan elektron gas adi mempunyai subpetala s dan p yang penuh; mengeluarkan elektron seterusnya memerlukan tenaga yang sangat tinggi.
ContohMg → Mg²⁺ + 2e⁻ mencapai [Ne]; IE₃ Mg (7733 kJ mol⁻¹) jauh lebih besar daripada IE₂, maka Mg³⁺ tidak terbentuk.
- IsiAnion juga mencapai konfigurasi gas adiHuraian
Bukan logam menerima elektron sehingga petala luar penuh.
ContohO + 2e⁻ → O²⁻ mencapai [Ne]; Cl + e⁻ → Cl⁻ mencapai [Ar].
JadualTiga asas kestabilan ion
| Asas | Ciri konfigurasi | Contoh |
|---|---|---|
| Konfigurasi gas adi (noble gas configuration) | Petala luar ns² np⁶ (oktet) atau 1s² (duplet) | Na⁺ [Ne], Mg²⁺ [Ne], Cl⁻ [Ar], O²⁻ [Ne] |
| Konfigurasi pseudo-gas adi (pseudo-noble gas configuration) | Petala luar (n−1)s² (n−1)p⁶ (n−1)d¹⁰: 18 elektron di petala terluar | Zn²⁺ [Ar] 3d¹⁰, Ga³⁺ [Ar] 3d¹⁰, Ag⁺ [Kr] 4d¹⁰, Cu⁺ [Ar] 3d¹⁰ |
| Orbital separuh penuh (half-filled orbital) | Subpetala d⁵ (atau p³) separuh penuh yang simetri | Fe³⁺ [Ar] 3d⁵, Mn²⁺ [Ar] 3d⁵ |
NotaMengapa konfigurasi ini stabil?
Konfigurasi gas adi mempunyai subpetala s dan p yang penuh, maka tenaga pengionan seterusnya amat tinggi. Konfigurasi pseudo-gas adi juga mempunyai subpetala penuh (s, p dan d¹⁰), menerangkan mengapa unsur seperti Zn dan Ga membentuk ion yang tidak mencapai konfigurasi gas adi. Orbital d separuh penuh mempunyai taburan elektron simetri dan tolakan antara elektron yang minimum serta tenaga pertukaran maksimum; oleh itu Fe³⁺ (3d⁵) lebih stabil daripada Fe²⁺ (3d⁶), dan Fe²⁺ mudah dioksidakan kepada Fe³⁺.
SP 3.1.2Explain the stability of ions based on (ii) pseudo-noble gas configuration
Huraian SPApa yang perlu dikuasai
Untuk guru: kata tugas Explain (Menerangkan)
Calon perlu menerangkan kestabilan ion berdasarkan (ii) konfigurasi pseudo-gas adi, juga dikenali sebagai orbital terisi penuh (fully-filled orbital): petala terluar (n−1)s² (n−1)p⁶ (n−1)d¹⁰ dengan 18 elektron.
- IsiPetala 18 elektron (s² p⁶ d¹⁰)Huraian
Selepas elektron ns (dan np) hilang, petala terluar mengandungi subpetala s, p dan d yang penuh. Susunan terisi penuh ini stabil walaupun bukan gas adi.
ContohZn ([Ar] 3d¹⁰ 4s²) → Zn²⁺ [Ar] 3d¹⁰; zink tidak membentuk Zn³⁺.
- IsiContoh unsur blok p selepas logam peralihanHuraian
Unsur seperti Ga dan In kehilangan elektron np dan ns tetapi d¹⁰ kekal, maka ionnya juga pseudo-gas adi.
ContohGa ([Ar] 3d¹⁰ 4s² 4p¹) → Ga³⁺ [Ar] 3d¹⁰; Cu⁺ juga [Ar] 3d¹⁰.
SP 3.1.3Explain the stability of ions based on (iii) half-filled orbital.
Huraian SPApa yang perlu dikuasai
Untuk guru: kata tugas Explain (Menerangkan)
Calon perlu menerangkan kestabilan ion berdasarkan (iii) orbital separuh penuh: subpetala d⁵ (atau p³) dengan satu elektron dalam setiap orbital adalah stabil kerana taburan simetri dan tolakan antara elektron minimum.
- Isid⁵ separuh penuh lebih stabilHuraian
Lima elektron dalam lima orbital d dengan spin selari memberi taburan cas simetri dan tolakan berpasangan sifar.
ContohFe²⁺ [Ar] 3d⁶ mudah dioksidakan kepada Fe³⁺ [Ar] 3d⁵; larutan ferum(II) bertukar perang apabila terdedah kepada udara.
- IsiBanding ion yang sukar dioksidakanHuraian
Ion yang sudah separuh penuh tidak cenderung kehilangan elektron lagi.
ContohMn²⁺ [Ar] 3d⁵ lebih sukar dioksidakan kepada Mn³⁺ (3d⁴) berbanding Fe²⁺ kepada Fe³⁺.
SP 3.1.4Explain the formation of ionic bonding.
Huraian SPApa yang perlu dikuasai
Untuk guru: kata tugas Explain (Menerangkan)
Calon perlu menerangkan pembentukan ikatan ion melalui pemindahan elektron daripada logam kepada bukan logam, tarikan elektrostatik antara ion bertentangan cas dan pembentukan kekisi ion.
- IsiPemindahan elektron membentuk ionHuraian
Logam bertenaga pengionan rendah melepaskan elektron; bukan logam berafiniti elektron tinggi menerimanya. Kedua-dua ion mencapai susunan elektron stabil.
ContohCa → Ca²⁺ + 2e⁻; 2F + 2e⁻ → 2F⁻; formula CaF₂.
- IsiTarikan elektrostatik dalam kekisiHuraian
Ion bertentangan cas ditarik ke semua arah dan tersusun dalam kekisi tiga dimensi; tenaga kekisi yang dibebaskan menstabilkan sebatian.
ContohDalam NaCl, setiap Na⁺ dikelilingi 6 ion Cl⁻ dan setiap Cl⁻ dikelilingi 6 ion Na⁺.
Peta alirPembentukan ikatan ion: NaCl
- Atom Na (tenaga pengionan rendah) melepaskan satu elektron: Na → Na⁺ + e⁻, mencapai [Ne].
- Atom Cl (afiniti elektron tinggi) menerima elektron itu: Cl + e⁻ → Cl⁻, mencapai [Ar].
- Ion bertentangan cas ditarik oleh daya tarikan elektrostatik yang kuat ke semua arah.
- Ion tersusun dalam kekisi ion tiga dimensi (ionic lattice); tenaga kekisi (lattice energy) dibebaskan dan menstabilkan pepejal.
Poin utamaSyarat pembentukan ikatan ion
- Logam dengan tenaga pengionan rendah (Kumpulan 1, 2).
- Bukan logam dengan afiniti elektron tinggi (Kumpulan 16, 17).
- Perbezaan keelektronegatifan besar antara dua unsur.
- Tenaga kekisi yang besar mengimbangi tenaga yang diperlukan untuk membentuk ion.
Ingat: mnemonik & kad imbas
Mnemonik
- GPS
- Gas adi, Pseudo-gas adi, Separuh penuh: tiga asas kestabilan ion.
Kad imbas
- Konfigurasi pseudo-gas adi
- Petala luar (n−1)s² (n−1)p⁶ (n−1)d¹⁰, 18 elektron
- Contoh ion pseudo-gas adi
- Zn²⁺ [Ar] 3d¹⁰
- Mengapa Fe³⁺ lebih stabil daripada Fe²⁺?
- Fe³⁺ mempunyai 3d⁵ separuh penuh
- Ion Mg²⁺ stabil kerana
- Konfigurasi gas adi [Ne]
- Ikatan ion
- Daya tarikan elektrostatik antara ion bertentangan cas
Semak kefahaman
Namakan gas adi yang mempunyai konfigurasi elektron sama dengan ion Na⁺. (SP 3.1.1)
Lihat jawapan
Na⁺ mempunyai konfigurasi 1s² 2s² 2p⁶, sama dengan neon.
Nyatakan istilah lain bagi konfigurasi pseudo-gas adi (pseudo-noble gas configuration). (SP 3.1.2)
Lihat jawapan
Orbital terisi penuh (fully-filled orbital).
Nyatakan maksud subpetala d separuh penuh (half-filled). (SP 3.1.3)
Lihat jawapan
Subpetala d separuh penuh mempunyai lima elektron (d5), iaitu satu elektron dalam setiap orbital d dengan spin selari.
Nyatakan maksud ikatan ion (ionic bonding). (SP 3.1.4)
Lihat jawapan
Ikatan ion ialah daya tarikan elektrostatik (electrostatic attraction) antara ion yang bertentangan cas, terbentuk melalui pemindahan elektron daripada logam kepada bukan logam.
14 soalan latihan pelbagai aras, kad imbas dan Kad Tahniah ada dalam mod interaktif.
Untuk guru: cadangan aktiviti ikut aras kognitif (4)
- Mengingat
Aktiviti: Murid menyebut maksud konfigurasi gas adi, gas adi semu dan orbital separuh penuh dengan contoh ion bagi setiap satu.
Bukti hasil kerja: Lembaran kerja atau kuiz ringkas: ketepatan ingatan istilah dan fakta tentang ikatan ion.
SP disasar: 3.1.1, 3.1.2, 3.1.3 · Latihan sepadan: aras Mengingat - Memahami
Aktiviti: Berpasangan, murid melukis pembentukan ikatan ion natrium klorida dan magnesium oksida dengan pemindahan elektron dan menerangkan kestabilan ion.
Bukti hasil kerja: Penerangan lisan dan lukisan murid tentang ikatan ion; semak ketepatan hubungan sebab dan akibat.
SP disasar: 3.1.4, 3.1.1 · Latihan sepadan: aras Memahami - Mengaplikasi
Aktiviti: Murid meramal kestabilan ion Zn2+, Fe3+ dan Cu+ berdasarkan konfigurasi elektron dan menerangkan sebab satu ion lebih stabil.
Bukti hasil kerja: Jawapan lembaran kerja atau hasil pengiraan tentang ikatan ion; semak kaedah dan ketepatan jawapan.
SP disasar: 3.1.2, 3.1.3 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi - Menganalisis
Aktiviti: Dalam kumpulan, murid membandingkan kestabilan ion Fe2+ dan Fe3+ dengan hujah konfigurasi elektron dan menyimpulkan ion yang lebih stabil.
Bukti hasil kerja: Jadual atau peta pemikiran analisis ikatan ion; semak ketepatan kesimpulan berasaskan data atau bukti.
SP disasar: 3.1.3 · Latihan sepadan: aras Menganalisis
Cadangan ini mengikut aras kognitif hasil pembelajaran (bukan TP DSKP kerana STPM tiada TP). Buka unit dan latihan
Siapkan unit ini dalam mod interaktif untuk mendapat bintang, anggaran TP dan Kad Tahniah. Siapkan semua 65 unit Kimia STPM untuk Sijil Penghargaan SistemGuru.My.