Nota Kimia T5 Bab 2: Sebatian Karbon SPM | KSSM — JomSkor

Nota ringkas Kimia SPM Tingkatan 5 Bab 2 — sebatian karbon, siri homolog alkana dan alkena, alkohol, asid karboksilik, ester, tindak balas organik dan penggunaan dalam industri.

1. Jenis-jenis Sebatian Karbon

JenisHuraianContoh
Sebatian organikBerasal daripada benda hidup; C terikat kovalen dengan H, O, N, SGlukosa, etanol, protein
Sebatian tak organikBukan daripada benda hidupCO₂, CaCO₃, NaCN
HidrokarbonMengandungi C dan H sahajaMetana, etena, propana
Bukan hidrokarbonMengandungi C, H dan unsur lain (O, N, halogen)Etanol, asid etanoik, glukosa
Hidrokarbon tepuHanya ikatan tunggal C–CAlkana (metana, etana)
Hidrokarbon tak tepuAda ikatan ganda dua atau ganda tiga C=C/C≡CAlkena (etena), alkuna (etuna)

2. Sumber Hidrokarbon — Petroleum

Sumber utama hidrokarbon ialah petroleum (terbentuk daripada pereputan organisma di dasar laut berjuta-juta tahun dahulu).

Penyulingan Berperingkat

PecahanSaiz MolekulJulat SuhuKegunaan
Gas petroleumC₁–C₄<40°CGas memasak, bahan api
PetrolC₅–C₉40–75°CBahan api kenderaan
NaftaC₅–C₁₀75–150°CBahan mentah petrokimia
KerosinC₁₀–C₁₆160–250°CBahan api kapal terbang
DieselC₁₄–C₂₀125–300°CKenderaan berat (bas, lori)
Minyak pelincirC₂₀–C₅₀300–350°CPelincir enjin
Bitumen>C₇₀>500°CMenurap jalan raya
Prinsip: Takat didih bertambah apabila saiz molekul bertambah kerana daya van der Waals semakin kuat.

Peretakan

Hidrokarbon rantai panjang dipecahkan kepada molekul lebih kecil pada suhu dan tekanan tinggi dengan mangkin Al₂O₃ + SiO₂. Contoh: C₁₀H₂₂ → C₅H₁₀ + C₅H₁₂

3. Siri Homolog

Siri homolog ialah kumpulan sebatian organik yang:

Siri HomologFormula AmKumpulan BerfungsiAkhiran IUPAC
AlkanaCₙH₂ₙ₊₂ (n≥1)Ikatan tunggal C–C-ana
AlkenaCₙH₂ₙ (n≥2)C=C (ikatan ganda dua)-ena
AlkunaCₙH₂ₙ₋₂ (n≥2)C≡C (ikatan ganda tiga)-una
AlkoholCₙH₂ₙ₊₁OH (n≥1)–OH (hidroksil)-ol
Asid karboksilikCₙH₂ₙ₊₁COOH (n≥0)–COOH (karboksil)asid ...-oik
EsterRCOOR'–COO– (ester)...-il ...-oat

Penamaan IUPAC

Nama induk (bilangan C rantai terpanjang): met(1), et(2), prop(3), but(4), pent(5), heks(6), hept(7), okt(8), non(9), dek(10)

4. Alkana (Hidrokarbon Tepu)

Formula am: CₙH₂ₙ₊₂ | Kumpulan berfungsi: tiada (ikatan C–C tunggal sahaja)

NamaFormulaKeadaan (suhu bilik)
MetanaCH₄Gas
EtanaC₂H₆Gas
PropanaC₃H₈Gas
ButanaC₄H₁₀Gas
PentanaC₅H₁₂Cecair

Tindak Balas Alkana

5. Alkena (Hidrokarbon Tak Tepu)

Formula am: CₙH₂ₙ | Kumpulan berfungsi: C=C (ikatan ganda dua karbon-karbon)

NamaFormulaKegunaan
EtenaC₂H₄Monomer polietilena, mematangkan buah
PropenaC₃H₆Monomer polipropilena
ButenaC₄H₈Bahan api, polimer sintetik

Tindak Balas Alkena

Ujian alkena: Tambah air bromin (warna perang) → dilunturkan dalam gelap = alkena. Tidak dilunturkan = alkana.

6. Alkohol

Formula am: CₙH₂ₙ₊₁OH | Kumpulan berfungsi: –OH (hidroksil)

NamaFormulaKegunaan
MetanolCH₃OHBahan api, pelarut, toksik jika diminum
EtanolC₂H₅OHMinuman, antiseptik, bahan api, pelarut
PropanolC₃H₇OHPelarut, antiseptik

Tindak Balas Alkohol

7. Asid Karboksilik

Formula am: CₙH₂ₙ₊₁COOH | Kumpulan berfungsi: –COOH (karboksil)

8. Ester

Kumpulan berfungsi: –COO– (ester)

Terbentuk melalui esterifikasi (tindak balas boleh balik):

asid karboksilik + alkohol ⇌ ester + air
CH₃COOH + C₂H₅OH ⇌ CH₃COOC₂H₅ + H₂O
(pemangkin: H₂SO₄ pekat; haba; tindak balas perlahan)
EsterBau/RasaKegunaan
Etil etanoat (CH₃COOC₂H₅)Buah pearPelarut, pewarna
Amil etanoat (CH₃COOC₅H₁₁)PisangPerisa makanan
Oktil etanoatOrenPerisa, wangian

Hidrolisis Ester

9. Isomer dan Penamaan IUPAC

Isomer: sebatian dengan formula molekul yang sama tetapi susunan atom atau struktur berbeza.

Soalan lazim

Apakah perbezaan antara alkana dan alkena?

Alkana adalah hidrokarbon tepu — semua ikatan antara atom karbon adalah ikatan tunggal (C–C). Formula am: CₙH₂ₙ₊₂. Alkena adalah hidrokarbon tak tepu — mengandungi sekurang-kurangnya satu ikatan ganda dua (C=C). Formula am: CₙH₂ₙ. Alkena lebih reaktif kerana ikatan π dalam ikatan ganda dua mudah diputuskan.

Bagaimana membezakan alkana dan alkena menggunakan ujian kimia?

Tambahkan larutan bromin (air bromin). Alkena: warna perang <strong>dilunturkan</strong> kerana berlaku tindak balas penambahan (C=C + Br₂ → C(Br)–C(Br)). Alkana: warna perang <strong>tidak berubah</strong> dalam gelap; hanya dilunturkan jika ada cahaya (tindak balas penggantian radikal bebas).

Apakah itu esterifikasi dan bagaimana ester terbentuk?

Esterifikasi ialah tindak balas antara asid karboksilik dengan alkohol dengan kehadiran pemangkin asid sulfurik pekat dan haba, menghasilkan ester dan air. Contoh: CH₃COOH + C₂H₅OH ⇌ CH₃COOC₂H₅ + H₂O. Tindak balas ini <em>boleh balik</em>.

Mengapa alkohol bersifat neutral walaupun mengandungi kumpulan –OH?

Kumpulan –OH dalam alkohol terikat terus pada rantai karbon, bukan pada ion logam. Ia tidak mengion dalam air untuk membebaskan OH⁻, jadi alkohol tidak bersifat alkali. Berbeza dengan NaOH yang membebaskan Na⁺ + OH⁻ dalam air.

Apakah kegunaan utama sebatian karbon dalam kehidupan harian?

Alkana (metana, propana, butana): bahan api. Alkena (etena): monomer untuk polietilena dan sebatian plastik. Alkohol (etanol): pelarut, antiseptik, minuman, bahan api bioetanol. Asid etanoik (asetik): cuka, pelarut. Ester: pewarna buah dalam makanan dan wangian.