Materi Tentang Ikatan Kimia

MATERI IKATAN KIMIA LENGKAP

Ikatan Kimia dapat disebut sebagai gaya yang mengikat atom-atom dalam molekul atau gabungan ion dalam setiap senyawa. Konsep ini pertama kali dikemukakan pada tahun

1916 oleh Gilbert Newton Lewis (1875-1946) dari Amerika dan Albrecht Kossel

(1853-1927) dari Jerman (Martin S. Silberberg, 2000).

Konsep tersebut adalah :

1. Kenyataan bahwa gas-gas mulia (He, Ne, Ar, Kr, Xe, dan Rn) sukar membentuk senyawa   merupakan bukti bahwa gas-gas mulia memiliki susunan elektron yang stabil.

2. Setiap atom mempunyai kecenderungan untuk memiliki susunan elektron yang stabil seperti   gas mulia. Caranya dengan melepaskan elektron atau menangkap elektron.

3. Untuk memperoleh susunan elektron yang stabil hanya dapat dicapai dengan cara berikatan dengan atom lain, yaitu dengan cara melepaskan elektron, menangkap elektron, maupun pemakaian elektron secara bersama-sama.

2.1 Konfigurasi Elektron Gas Mulia

Dibandingkan dengan unsur-unsur lain, unsur gas mulia merupakan unsure yang paling stabil. Kestabilan ini disebabkan karena susunan elektronnya berjumlah 8 elektron di kulit terluar, kecuali helium (mempunyai konfigurasi elektron penuh).

Hal ini dikenal dengan konfigurasi oktet, kecuali helium dengan konfigurasi duplet .

Gas mulia mempunyai elektron pada kulit terluar dua untuk He dan delapan untuk Ne, Ar, Kr, XE. Dan Rn . 

₂He   =  2                                                                ev  =  2

₁₀Ne  =  2 . 8                                                           ev  =  8

₁₈Ar   =  2 . 8 . 8                                                      ev  =  8

₃₆Kr   =  2 . 8 . 18 . 8                                                ev  =  8

₅₄Xe   =  2 . 8 . 18 . 18 . 8                                         ev  =  8

₈₆Rn   =  2 . 8 . 18 . 32 . 18 . 8                                   ev  =  8

  

Unsur-unsur lain dapat mencapai konfigurasi oktet dengan membentuk ikatan agar dapat menyamakan konfigurasi elektronnya dengan konfigurasi elektron gas mulia terdekat. Kecenderungan ini disebut aturan oktet. Konfigurasi oktet (konfigurasi stabil gas mulia) dapat dicapai dengan melepas, menangkap, atau memasangkan elektron. Dalam mempelajari materi ikatan kimia ini, kita juga perlu memahami terlebih dahulu tentang lambang Lewis. Lambang Lewis adalah lambang atom disertai elektron valensinya. Elektron dalam lambang Lewis dapat dinyatakan dalam titik atau silang kecil (James E. Brady, 1990) .

Pengecualian Aturan Oktet

Pengecualian aturan oktet dapat dibagi dalam tiga kelompok sebagai berikut :

1. Senyawa yang tidak mencapai aturan oktet.

Senyawa yang atom pusatnya mempunyai elektron valensi kurang dari 4 termasuk dalam kelompok ini. Hal ini menyebabkan setelah semua elektron valensinya dipasangkan tetap belum mencapai oktet. Contohnya adalah BeCl2, BCl3, dan AlBr3.(atom B belum oktet) .

2. Senyawa dengan jumlah elektron valensi ganjil.

Contohnya adalah NO2, yang mempunyai elektron valensi (5 + 6 + 6) =17.

3. Senyawa yang melampaui aturan oktet.

Ini terjadi pada unsur-unsur periode 3 atau lebih yang dapat menampung lebih dari 8 elektron pada kulit terluarnya (ingat, kulit M dapat menampung hingga 18 elektron). Beberapa contoh adalah PCl5, SF6, ClF3, IF7, dan SbCl5. Perhatikan rumus Lewis dari PCl5, SF6, dan ClF3 berikut ini. PCl5 SF6 ClF3 .

 Kegagalan Aturan Oktet

Aturan oktet gagal meramalkan rumus kimia senyawa dari unsur transisi maupun postransisi. Unsur postransisi adalah unsur logam setelah unsur transisi, misalnya Ga, Sn, dan Bi. Sn mempunyai 4 elektron valensi, tetapi senyawanya lebih banyak dengan tingkat oksidasi +2. Begitu juga Bi yang mempunyai 5 elektron valensi, tetapi senyawanya lebih banyak dengan tingkat oksidasi +1 dan +3. Pada umumnya, unsur transisi maupun unsur postransisi tidak memenuhi aturan oktet .

IKATAN ION

Ikatan ion adalah ikatan yang terjadi akibat perpindahan elektron dari satu atom ke atom lain (James E. Brady, 1990). Ikatan ion terbentuk antara atom yang melepaskan elektron (logam) dengan atom yang menangkap elektron (bukan logam). Atom logam, setelah melepaskan elektron berubah menjadi ion positif. Sedangkan atom bukan logam, setelah menerima elektron berubah menjadi ion negatif. Antara ion-ion yang berlawanan muatan ini terjadi tarik-menarik (gaya elektrostastis) yang disebut ikatan ion (ikatan elektrovalen). Ikatan ion merupakan ikatan yang relatif kuat. Pada suhu kamar, semua senyawa ion berupa zat padat kristal dengan struktur tertentu .

Senyawa ion dapat diketahui dari beberapa sifatnya, antara lain:

1.          Merupakan zat padat dengan titik leleh dan titik didih yang relatif tinggi. Sebagai contoh, NaCl meleleh pada 801 °C .

2.      Rapuh, sehingga hancur jika dipukul .

3.      Lelehannya menghantarkan listrik .

4.      Larutannya dalam air dapat menghantarkan listrik . ion Cl–

Contoh lain pembentukan ikatan ion sebagai berikut :

a.           Pembentukan MgCl2

 Mg (Z = 12) dan Cl (Z = 17) mempunyai konfigurasi elektron sebagai berikut :

- Mg : 2, 8, 2

- Cl : 2, 8, 7

Mg dapat mencapai konfigurasi gas mulia dengan melepas 2 elektron,

sedangkan Cl dengan menangkap 1 elektron. Atom Mg berubah menjadi ion .

Mg2+, sedangkan atom Cl menjadi ion Cl–.

-Mg Mg2+ (2, 8) + 2 e– (2, 8, 2) →

(konfigurasi elektron ion Mg2+ sama dengan neon)

- Cl Cl– (2, 8, 8) (2, 8, 7) + e– →

(konfigurasi elektron ion Cl– sama dengan argon)

Ion Mg2+ dan ion Cl– kemudian bergabung membentuk senyawa dengan rumus

MgCl2.

Dengan menggunakan lambang Lewis, pembentukan MgCl2 dapat digambarkan

sebagai berikut :

b.           Ikatan antara atom 12Mg dan 8O dalam MgO

Konfigurasi elektron Mg dan O adalah :

Mg : 2, 8, 2 (melepas 2 elektron)

O : 2, 6 (menangkap 2 elektron)

Atom O akan memasangkan 2 elektron, sedangkan atom Mg juga akan

memasangkan 2 elektron .

IKATAN KOVALEN

Ikatan kovalen adalah ikatan yang terjadi akibat pemakaian pasangan electron secara bersama-sama oleh dua atom (James E. Brady, 1990). Ikatan kovalen terbentuk di antara dua atom yang sama-sama ingin menangkap elektron (sesama atom bukan logam).

Cara atom-atom saling mengikat dalam suatu molekul dinyatakan oleh rumus bangun atau rumus struktur. Rumus struktur diperoleh dari rumus Lewis dengan mengganti setiap pasangan elektron ikatan dengan sepotong garis. Misalnya, rumus bangun H2 adalah H – H .

Contoh:

Ikatan antara atom H dan atom Cl dalam HCl

Konfigurasi elektron H dan Cl adalah :

H : 1 (memerlukan 1 elektron)

Cl : 2, 8, 7 (memerlukan 1 elektron)

Masing-masing atom H dan Cl memerlukan 1 elektron, jadi 1 atom H akan berpasangan dengan 1 atom Cl .

Lambang Lewis ikatan H dengan Cl dalam HCl

Rumus Lewis Rumus bangun Rumus molekul

b . Ikatan antara atom H dan atom O dalam H2O

Konfigurasi elektron H dan O adalah: H : 1 (memerlukan 1 elektron). O : 2, 6 (memerlukan 2 elektron) .

Atom O harus memasangkan 2 elektron, sedangkan atom H hanya memasangkan 1 elektron. Oleh karena itu, 1 atom O berikatan dengan 2 atom H .

Macam-macam ikatan kovalen :

1.      Berdasarkan jumlah PEI-nya ikatan kovalen dibagi 3 :

a.       Ikatan kovalen tunggal

Ikatan kovalen tunggal terjadi pada senyawa seperti berikut :

a)      Pembentukan molekul H₂ dari atom-atom H mempunyai 1 elektron. Unsur ₁H terletak pada periode 1, maka atom H stabil, jika electron valiensinya 2 (seperti He). Jadi atom H yang satu dengan yang lain saling meminjamkan elektronnya membentuk molekul H₂.

b)     Pembentukan molekul Cl₂. Atom ₁₇Cl memiliki jumlah electron pada setiap kulit atomnya adalah 2 . 8 . 7. Agar mempunyai susunan electron seperti sususnan electron gas mulia, maka Cl yang mempunyai 7 elektron valiensi perlu 1 elektron lagi

c)      Pembentukan molekul HCL. Atom ₁₇Cl mempunyai konfigurasi electron 2 . 8 . 7. Berarti, baik atom H maupun atom Cl memerlukan 1 elektron lagi untuk mencapai susunan electron stabil .

       b.   Ikatan kovalen rangkap dua

Ikatan kovalen rangkap 2 yaitu ikatan kovalen yang

memiliki 2 pasang PEI (pasangan electron ikatan) .

Contoh: O2, CO2 (konfigurasi elektron O = 2, 6; C = 2, 4) .

c.       Ikatan kovalen rangkap tiga

Ikatan kovalen rangkap 3 yaitu ikatan kovalen yang

memiliki 3 pasang PEI.

Contoh: N2 (Konfigurasi elektron N = 2, 5) .

d.      Ikatan Kovalen Koordinasi

Ikatan kovalen koordinasi adalah ikatan kovalen di mana pasangan electron yang dipakai bersama hanya disumbangkan oleh satu atom, sedangkan atom yang satu lagi tidak menyumbangkan elektron. Ikatan kovalen koordinasi hanya dapat terjadi jika salah satu atom

mempunyai pasangan elektron bebas (PEB) .

Contoh:

Atom N pada molekul amonia, NH3, mempunyai satu PEB. Oleh karena itu molekul NH3 dapat mengikat ion H+ melalui ikatan kovalen koordinasi, sehingga menghasilkan ion amonium, NH4+ . Dalam ion NH4+ terkandung empat ikatan, yaitu tiga ikatan kovalen dan satu ikatan kovalen koordinasi .

·                               Ikatan kovalen polar

Ikatan kovalen polar adalah ikatan kovalen yang PEInya cenderung tertarik ke salah satu atom yang berikatan. Kepolaran suatu ikatan kovalen ditentukan oleh keelektronegatifan suatu unsur. Senyawa kovalen polar biasanya terjadi antara atom-atom unsur yang beda keelektronegatifannya besar, mempunyai bentuk molekul asimetris, mempunyai 0 . = hasil kali jumlah muatan dengan jaraknya) ≠ ìmomen dipol (

Contoh:

1) HF

H – F

Keelektronegatifan 2,1; 4,0

Beda keelektronegatifan = 4,0 – 2,1 = 1,9

= ì r = 1,91 Debye (a) ×q  r –q +q

·                  Ikatan kovalen nonpolar

Ikatan kovalen nonpolar yaitu ikatan kovalen yang PEInya tertarik sama kuat ke arah atom-atom yang berikatan. Senyawa kovalen nonpolar terbentuk antara atom-atom unsur yang mempunyai beda keelektronegatifan nol atau mempunyai momen dipol = 0 (nol) atau mempunyai bentuk molekul simetri .

Contoh:

1) H2

    H – H

    Keelektronegatifan H = 2,1 maka,

= 0 ì    Beda keelektronegatifan H2 = 0

    Bentuk molekul simetri

2) CH4

    H

    H

    H C H

Sifat-sifat senyawa kovalen sebagai berikut :

a.  Pada suhu kamar umumnya berupa gas (misal H2, O2, N2, Cl2, CO2), cair

(misalnya: H2O dan HCl), ataupun berupa padatan.

b.  Titik didih dan titik lelehnya rendah, karena gaya tarik-menarik

antarmolekulnya lemah meskipun ikatan antaratomnya kuat.

b.  Larut dalam pelarut nonpolar dan beberapa di antaranya dapat

berinteraksi dengan pelarut polar.

d.  Larutannya dalam air ada yang menghantar arus listrik (misal HCl) tetapi

sebagian besar tidak dapat menghantarkan arus listrik, baik padatan, leburan, atau larutannya. Anda dapat memprediksi ikatan kimia apabila mengetahui konfigurasi elektron dari atom unsur tersebut (elektron valensinya). Dari situ akan diketahui jumlah kekurangan elektron masing-masing unsur untuk mencapai kaidah oktet dan dupet (kestabilan struktur seperti struktur elektron gas mulia). Jarak antara dua inti atom yang berikatan disebut panjang ikatan. Sedangkan energi yang diperlukan untuk memutuskan ikatan disebut energy ikatan. Pada pasangan unsur yang sama, ikatan tunggal merupakan ikatan yang paling lemah dan paling panjang. Semakin banyak pasangan electron milik bersama, semakin kuat ikatan dan panjang ikatannya semakin kecil / pendek .

Ø      Ikatan Logam

Ikatan elektron-elektron valensi dalam atom logam bukanlah ikatan ion, juga bukan ikatan kovalen sederhana. Suatu logam terdiri dari suatu kisi ketat dari ionion positif dan di sekitarnya terdapat lautan (atmosfer) elektron-elektron valensi. Elektron valensi ini terbatas pada permukaan-permukaan energi tertentu, namun mempunyai cukup kebebasan, sehingga elektron-elektron ini tidak terus-menerus digunakan bersama oleh dua ion yang sama. Bila diberikan energi, elektron-elektron ini mudah dioperkan dari atom ke atom. Sistem ikatan ini unik bagi logam dan dikenal sebagai ikatan logam .

Sifat – Sifat Fisis Senyawa

Senyawa Ion :

·         Wujud cair dapat menghantarkan listrik

·         Dalam wujud padat berbentuk Kristal

·         Titik didih dan titik leleh lebih tinggi

·         Larut dalam pelarut polar (air)

·         Bersifat keras tapi rapuh

·         Membentuk struktur raksasa dengan struktur Kristal yang teratur

Senyawa Kovalen :

·         Senyawa kovalen polar dapat menghantarkan listrik

·          Titik didih dan titik leleh relative lebih rendah dari senyawa ion

·          Mudah larut dalam pelarut nonpolar

·          Mudah menguap

Senyawa Logam :

·         Memiliki kekerasan yang tinggi

·         Mudah ditempa, dibengkokkan, dan ditarik

·         Membentuk struktur raksasa

·         Mempunyai sifat mengkilap

·         Dapat menghantarkan panas dan listrik