IKATAN KIMIA
A. Terbentuknya ikatan kimia
Ikatan kimia terbentuk karena unsur –unsur ingin memiliki struktur elektron stabil. Struktur elektron stabil yang dimaksud yaitu struktur elektron gas mulia (Golongan VIIIA)
Tabel Struktur Elektron Gas Mulia
Kecendrungan atom-atom untuk memiliki struktur atau konvigurasi elektron seperti gas mulia atau 8 elektron pada kulit terluar disebut “kaidah Oktet”. Sementara itu atom-atom yang mempunyai kecendrunga untuk memiliki konvigurasi elektron seperti gas helium disebut “kaidah duplet”
Agar dapat mencapai struktur elektron seperti gas mulia, antar unsur mengadakan hal-hal berikut.
- Perpindahan elektron dari satu atom keatom lain (serah terima elektron). Atom yang melepasakan elektron akan berubah menjadi ion negatif, sehingga terjadilah gaya elektrostatik atau tarik-menarik antara kedua ion yang berbeda muatan, ikatan ini disebut ikatan ion.
- Pemakaian bersama pasangan elektron oleh dua atom sehingga terbantuk ikatan kovalen.
- Ikatan logam
- Ikatan hidrogen
- Ikatan Van der waals
1. Ikatan Ion (ikatan Elektrvalen)
Ikatan
ion yaitu ikatan yang terbentuk sebagi akibat adanya gaya tarik-menarik
antara ion positif dan ion negatif. Ion positif terbentuk tersebut
karena unsur logam melepaskan elektronnya, sedangkan ion negatif
terbentuk karena unsur nonlogam menerima elektronnya, sedangkan ion
positif terbentuk karena unsur nonlogam menerima elektron. Ikatan ion
terjadi karena serah terima elektron.
Atom-atom
membentuk ikatan ion karena masing-masing atom ingin mencapai
kesetimbangan/kestabilan seperti struktur elektron gas mulia.
Ikatan ion terbentuk antara :
a. Ion positif dengan ion negatif,
b. Atom-atom
berenergi potensial ionisasi kecil dengan atom-atom berafinitas
elektron besar (atom-atom unsur golongan IA, IIA dengan atom-atom unsur
golongan (VIA, VIIA)
c. Atom-atom dengan kelektronegatifan kecil dengan atom-atom yang mempunyai keelektronegatifan besar.
Contoh :
K l M
11Na : 2 8 1 –>melepaskan elektron, membentuk Na+ : 2 8
17Cl : 2 8 7 –>menerima 1 elektron, membentuk Cl– : 2 8 8
Na –> Na+ + e–
Cl + e– –> Cl–
– ——————————————————– +
Na + Cl –> Na+ + Cl–
Na + Cl– membentuk ikatan ion NaCl (natrium klorida)
Sifat-sifat ion sebagai berikut
a. Dalam
bentuk padatan tidak menghantarkan listrik karena partikel-partikel
ionnya terikat kuat pada kisi, sehingga tidak ada elektron yang bebas
bergerak
b. Leburan dan larutannya menghantarkan listrik
c. Umunya berupa zat padat kristal yang permukaanya keras dan sukar digores.
d. Titik leleh dan titik didihnya tinggi.
e. Larutan dalam pelarut polar dan tidak larut dalam pelarut nonpolar
2. Ikatan Kovalen
Ikatan
kovalen adalah ikatan yang terjadi antar unsur nonlogam dengan unsur
nonlogam yang lain dengan cara pemakaian bersama pasangan elektron.
Adakalanya dua atom dapat mengubah lebih dari satu pasanga elektron.
Apabila yang digunakan bersama dua pasang atau tiga pasang elektron.
Apabila yang digunakan bersama dua pasang atau tiga pasang maka akan
terbentuk ikatan kovalen rangkap dua atu tiga. Jumlah elektron valensi
yang digunakan untuk berikatn tergantung pada kebutuhan tiap atom untuk
mencapai konfigurasi elektron seperti gas mulia (kaidah duplet atau
oktet).
Pengunaan
bersama pasangan elektron digambarkan oleh Lewis mengunakan titik
elektron. Rumus Lewis merupakan tanda atom yang disekelilingi terdapat
titik, silang atau bulatan kecil yang menggambarkan elektron valensi
atom yang bersangkutan.
a. 
1H : 1 (elektron valensi 1) dilambangkan :
1H : 1 (elektron valensi 1) dilambangkan :
b. 
7N : 2,5 (elektron valensi 5 ) dilambangkan :
7N : 2,5 (elektron valensi 5 ) dilambangkan :
c. 6O : 2,6 (elektron valensi 6 ) dilambangkan :
d. 17Cl : 2,8,7 (elektron valensi 7) dilambangkan :
Apabila
dua atom hidrogen mebentuk ikatan maka masing-masing atom menyumbangkan
sebuah elektron dan membentuk sepasang elektron yang digunakan bersama.
Sepasang elektron bisa digantikan dengan sebuah garis yang disebut
tangan ikatan
H+ + H– –>H:H
Atau
H – H
Jumlah tangan dapat mengambarkan jumlah ikatan dalam suatu senyawa kovalen. Pada molekul H2 di atas ikatanya disebut ikatan kovalen tunggal.
Molekul O2 terjadi dari dua atom oksigen dengan ikatan kovalen rangkap, sedangkan pada molekul N2 terdapat tiga ikatan kovalen yang disebut ikatan kovalen rangkap tiga.
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-manarik antara molekulnya kuat.
c. Larutan dalam pelarut nonpolar dan beberapa di antarnya dapat berintegtasi dengan pelarut polar.
d. Larutannya
dalam air ada yang menghantarkan arus listrik (misal HCl) tetapi
sebagian basar 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 douplet (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 energi ikatan.
pada pasangan unsur yang sama, ikatan tunggal merupakan ikatan yang
paling lemah dan paling panjang.
a. Ikatan kovalen koordinasi
Ikatan
kovalen koordinasi adalah ikatan kovalen yang terjadi karena pasangan
elektron yang dipakai bersama berasal dari salah satu atom yang
berikatan
Tanda (–>)
menyatakan sumber pasangan elektron yang dipakai bersama. Ikatan
kovalen koordinasi dapat terjadi antara suatu atom yang mempunyai
pasangan elektron bebas dan sudah mencapai konfigurasi oktet dengan atom
lain yang membutuhkan dua elektron dan belum mencapai konfigurasi
oktet.
Ketika membuat rumus lewis dari asam-asam oksi (misalnya asam sulfat/ H2SO4)
lebih dahulu dituliskan bayangkan strukturnya kemudian membuat rumus
lewisnya yang dimulai dari atom hidrogen. Hal ini untuk mengetahui
jenis-janis ikatan yang ada, antara ikatan kovalen atau ikatan kovalen
koordinat.
b. Polarisasi ikatan kovalen
Perbedaan
keelektronegatifan dua atom menimbulkan kepolaran senyawa. Adanya
perbedaan keelektronegatifan tersebut menyebabkan pasangan elektron
ikatan lebih tertarik ke salah satu unsur sehingga membentuk dipol.
Adanya dipol inilah menyebabkan senyawa menjadi polar.
Misalnya
pada senyawa HCl, pasanga elektron milik bersama akan lebih dekat pada
Cl karena daya tarik terhadap elektronnya lebih besar dibandingkan H.
Hal itu menyebabkan terjadinya polarisasi pada ikatan H-Cl atom Cl lebih
negatif daripada atom H, hal tersebut menyebabkan terjadiny ikatan
kovalen polar.
Pada ikatan kovalen yang terjadi lebih dari dua unsur, kepolaran senyawanya ditentukan oleh hal-hal berikut.
1) Jumlah
momen dipol, jika jumlah momen dipol = 0, senyawanya bersifat mompolar,
jika momen dipol tidak sama dengan 0 maka senyawanya bersifat polar.
Besarnya momen dipol suatu senyawanya dapat diketahui dengan
µ = d x l
Dimana :
µ = momen dipol dalam satuan Debye (D)
d = muatan dalam satuan elektrostatis (ses)
l = jarak dalam satuan Cm
2) Bentuk
molekul bentuk molekulnya simetris maka senyawanya bersifat nonpolar,
sedagnkan jika bentuk molekulnya tidak simetris maka senyawanya bersifat
polar.
1.
3. Ikatan logam
Logam mempunyai sifat-sifat antara lain:
a. Pada suhu kamar umunya padat,
b. Mengkilat
c. Menghantarkan panas dan listrik dengan baik
d. Dapat ditempa dan dibentuk.
Dalam bentuk padat,
atom-atom logam tersusun dalam susunan yang sangat rapat (closely
packed) susunan logam terdiri atas ion-ion logam dalam lautan elektron.
Dalam susunan seperti ini elektron valensinya relarif bebas bergerak dan tidak terpaku pada salah satu inti atom.
Ikatan logam terjadi
akibat interaksi antara elektron valensi yang bebas bergerak dengan inti
atau kation-kation logam yang menghasilkan gaya tarik.
4. Ikatan Hidrogen
4. Ikatan Hidrogen
a. Ikatan Antarmolekul – Ikatan Hidrogen
Terdapat
banyak unsur yang membentuk senyawa dengan hidrogen – ditunjuk sebagai
“hidrida”. Jika kamu mem-plot-kan titik didih hidrida unsur golongan 4,
kamu akan menemukan bahwa titik didih tersebut naik seiring dengan
menurunnya letak unsur pada golongan.
Terdapat
banyak unsur yang membentuk senyawa dengan hidrogen – ditunjuk sebagai
“hidrida”. Jika kamu mem-plot-kan titik didih hidrida unsur golongan 4,
kamu akan menemukan bahwa titik didih tersebut naik seiring dengan
menurunnya letak unsur pada golongan.
Kenaikan titik didih terjadi karena molekul memperoleh lebih banyak elektron, dan karena itu kekuatan dispersi van der Walls menjadi lebih besar.
b. Asal mula ikatan hidrogen
Molekul-molekul yang memiliki kelebihan ikatan adalah:
________________________________________
Catatan: Garis yang tebal menunjukkan ikatan berada pada bidang atau pada kertas. Ikatan putus-putus mengarah ke belakang bidang atau kertas berarti menjauh dari kamu, dan bentuk baji (wedge-shaped) mengarah ke arah kamu.
Harus diperhatikan bahwa tiap molekul tersebut :
• Hidrogen tertarik secara langsung pada salah satu yang unsur yang paling elektronegatif, menyababkan hidrogen memperoleh jumlah muatan positif yang signifikan
• Tiap-tiap unsur yang mana hidrogen tertarik padanya tidak hanya negatif secara signifikan, tetapi juga memiliki satu-satunya pasangan mandiri yang aktif.
Pasangan mandiri pada tingkat-2 memiliki elektron yang dikandungnya pada volume ruang yang relatif kecil yang mana memiliki densitas yang tinggi muatan negatif. Pasangan mandiri pada tingkat yang lebih tinggi lebih tersebar dan tidak terlalu atraktif pada sesuatu yang positif.
Mempertimbangkan dua molekul air yang datang bersamaan.
Hidrogen + tertarik dengan kuat pada pasangan mendiri yang mana hampir sama jika kamu memulai untuk membentuk ikatan koordinasi (kovalen dativ). Hal ini tidak terjadi sejauh itu, tetapi dayatarik lebih kuat dibandingkan dayatarik dipol-dipol yang biasa.
Kenaikan titik didih terjadi karena molekul memperoleh lebih banyak elektron, dan karena itu kekuatan dispersi van der Walls menjadi lebih besar.
b. Asal mula ikatan hidrogen
Molekul-molekul yang memiliki kelebihan ikatan adalah:
________________________________________
Catatan: Garis yang tebal menunjukkan ikatan berada pada bidang atau pada kertas. Ikatan putus-putus mengarah ke belakang bidang atau kertas berarti menjauh dari kamu, dan bentuk baji (wedge-shaped) mengarah ke arah kamu.
Harus diperhatikan bahwa tiap molekul tersebut :
• Hidrogen tertarik secara langsung pada salah satu yang unsur yang paling elektronegatif, menyababkan hidrogen memperoleh jumlah muatan positif yang signifikan
• Tiap-tiap unsur yang mana hidrogen tertarik padanya tidak hanya negatif secara signifikan, tetapi juga memiliki satu-satunya pasangan mandiri yang aktif.
Pasangan mandiri pada tingkat-2 memiliki elektron yang dikandungnya pada volume ruang yang relatif kecil yang mana memiliki densitas yang tinggi muatan negatif. Pasangan mandiri pada tingkat yang lebih tinggi lebih tersebar dan tidak terlalu atraktif pada sesuatu yang positif.
Mempertimbangkan dua molekul air yang datang bersamaan.
Hidrogen + tertarik dengan kuat pada pasangan mendiri yang mana hampir sama jika kamu memulai untuk membentuk ikatan koordinasi (kovalen dativ). Hal ini tidak terjadi sejauh itu, tetapi dayatarik lebih kuat dibandingkan dayatarik dipol-dipol yang biasa.
Ikatan hidrogen
memiliki kekuatan sepersepuluh rata-rata ikatan kovalen, dan secara
konstan diputushubungkan pada molekul air. Jika kamu mengibaratkan
ikatan kovalen antara oksigen dan hidrogen sebagai hubungan pernikahan
yang stabil, ikatan hidrogen hanya berstatus teman yang baik. Pada
skala yang sama, dayatarik van der Waals hanya menunjukkan perkenalan
belaka!
Awalnya diduga bahwa alasan mengapa hidrogen fluorida HF memiliki titik didih dan titik leleh yang lebih tinggi dibandingkan hidrogen halida lain (gambar 3.9) adalah bahwa HF ada dalam bentuk polimer. Alasan tepatnya tidak begitu jelas untuk kurun waktu yang panjang. Di awal tahunh 1920-an, dengan jelas diperlihatkan bahwa polimer terbentuk antara dua atom flourin yang mengapit atom hidrogen.
Sangat tingginya titik didih dan titik leleh air juga merupakan masalah yang sangat menarik. Di awal tahun 1930-an, ditunjukkan bahwa dua atom oksigen membentk ikatan yang mengapit hidrogen seperti dalam kasus HF (gambar 3.9). Kemudian diketahui bahwa ikatan jenis ini umum didapatkan dan disebut dengan ikatan hidrogen.
Ikatan hidrogen dengan mudah terbentuk bila atom hidroegen terikat pada atom elektronegatif seperti oksigen atau nitrogen. Fakta bahwa beberapa senyawa organik dengan gugus hidroksi -OH atau gugus amino -NH2 relatif lebih larut dalam air disebabkan karena pembentukan ikatan hidrogen dengan molekul air. Dimerisasi asam karboksilat seperti asama asetat CH3COOH juga merupakan contoh yang sangat baik adanya ikatan hidrogen.
5. Ikatan Van Der Waals
Gaya dorong pembentukan ikatan hidrogen adalah distribusi muatan yang tak seragam dalam molekul, atau polaritas molekul (dipol permanen). Polaritas molekul adalah sebab agregasi molekul menjadi cair atau padat. Namun, molekul non polar semacam metana CH4, hidrogen H2 atau He (molekul monoatomik) dapat juga dicairkan, dan pada suhu yang sangat rendah, mungkin juga dipadatkan. Hal ini berarti bahwa ada gaya agreagasi antar molekul-molekul ini. Gaya semacam ini disebut dengan gaya antarmolekul.
Ikatan hidrogen yang didiskusikan di atas adalah salah satu jenis gaya antarmolekul. Gaya antarmolekul khas untuk molekul non polar adalah gaya van der Waals. Asal usul gaya ini adalah distribusi muatan yang sesaat tidak seragam (dipol sesaat) yang disebabkan oleh fluktuasi awan elektron di sekitar inti. Dalam kondisi yang sama, semakin banyak jumlah elektron dalam molekul semakin mudah molekul tersebut akan dipolarisasi sebab elektron-elektronnya akan tersebar luas. Bila dua awan elektron mendekati satu sama lain, dipol akan terinduksi ketika awan elektron mempolarisasi sedemikian sehingga menstabilkan yang bermuatan berlawanan. Dengan gaya van der Waals suatu sistem akan terstabilkan sebesar 1 kkal mol-1. Bandingkan harga ini dengan nilai stabilisasi yang dicapai dengan pembentukan ikatan kimia (dalam orde 100 kkal mol-1). Kimiawan kini sangat tertarik dengan supramolekul yang terbentuk dengan agregasi molekul dengan gaya antarmolekul.
Awalnya diduga bahwa alasan mengapa hidrogen fluorida HF memiliki titik didih dan titik leleh yang lebih tinggi dibandingkan hidrogen halida lain (gambar 3.9) adalah bahwa HF ada dalam bentuk polimer. Alasan tepatnya tidak begitu jelas untuk kurun waktu yang panjang. Di awal tahunh 1920-an, dengan jelas diperlihatkan bahwa polimer terbentuk antara dua atom flourin yang mengapit atom hidrogen.
Sangat tingginya titik didih dan titik leleh air juga merupakan masalah yang sangat menarik. Di awal tahun 1930-an, ditunjukkan bahwa dua atom oksigen membentk ikatan yang mengapit hidrogen seperti dalam kasus HF (gambar 3.9). Kemudian diketahui bahwa ikatan jenis ini umum didapatkan dan disebut dengan ikatan hidrogen.
Ikatan hidrogen dengan mudah terbentuk bila atom hidroegen terikat pada atom elektronegatif seperti oksigen atau nitrogen. Fakta bahwa beberapa senyawa organik dengan gugus hidroksi -OH atau gugus amino -NH2 relatif lebih larut dalam air disebabkan karena pembentukan ikatan hidrogen dengan molekul air. Dimerisasi asam karboksilat seperti asama asetat CH3COOH juga merupakan contoh yang sangat baik adanya ikatan hidrogen.
5. Ikatan Van Der Waals
Gaya dorong pembentukan ikatan hidrogen adalah distribusi muatan yang tak seragam dalam molekul, atau polaritas molekul (dipol permanen). Polaritas molekul adalah sebab agregasi molekul menjadi cair atau padat. Namun, molekul non polar semacam metana CH4, hidrogen H2 atau He (molekul monoatomik) dapat juga dicairkan, dan pada suhu yang sangat rendah, mungkin juga dipadatkan. Hal ini berarti bahwa ada gaya agreagasi antar molekul-molekul ini. Gaya semacam ini disebut dengan gaya antarmolekul.
Ikatan hidrogen yang didiskusikan di atas adalah salah satu jenis gaya antarmolekul. Gaya antarmolekul khas untuk molekul non polar adalah gaya van der Waals. Asal usul gaya ini adalah distribusi muatan yang sesaat tidak seragam (dipol sesaat) yang disebabkan oleh fluktuasi awan elektron di sekitar inti. Dalam kondisi yang sama, semakin banyak jumlah elektron dalam molekul semakin mudah molekul tersebut akan dipolarisasi sebab elektron-elektronnya akan tersebar luas. Bila dua awan elektron mendekati satu sama lain, dipol akan terinduksi ketika awan elektron mempolarisasi sedemikian sehingga menstabilkan yang bermuatan berlawanan. Dengan gaya van der Waals suatu sistem akan terstabilkan sebesar 1 kkal mol-1. Bandingkan harga ini dengan nilai stabilisasi yang dicapai dengan pembentukan ikatan kimia (dalam orde 100 kkal mol-1). Kimiawan kini sangat tertarik dengan supramolekul yang terbentuk dengan agregasi molekul dengan gaya antarmolekul.
