» » IKATAN KIMIA

IKATAN KIMIA

Sifat-sifat zat sebagian ditentukan oleh ikatan kimia antara atom-atom pembentukya. Suatu ikatan kimia adalah gaya tarik menarik  yang kaut antara atom-atom tertentu di dalam suatu zat. Perubahan kimia atau reaksi kimia terjadi karena penggabungan atau pemisahan atom-atom dengan cara tertentu sehingga terbentuk zat yang lebih stabil. Hasil reaksi kimia dapat mempunyai bentuk molekul tertentu atau dapat pula menghasilkan kristal dengan bentuk tertentu yang akan menentukan sifat-sifat zat hasil tersebut. Perlu diketahui bahwa tidak semua jenis atom dapat bergabung dengan jenis atom lain membentuk senyawa. Dalam bab ini akan dipelajari penggabungan atom-atom membentuk senyawa, serta jenis ikatan kimia yang terjadi. Dikenal ada beberapa macam ikatan kimia yaitu:
  1. Ikatan ion / ikatan elektrovalen / ikatan heteropolar
  2. Ikatan kovalen / ikatan atom / ikatan homopolar
  3. Ikatan kovalen koordinasi / ikatan semipolar
  4. Ikatan logam
  5. Ikatan Hidrogen
  6. Ikatan (Gaya) Van Der Waals.
Bagaimana ikatan kimia dapat terjadi? Bagian atom mana yang berperan dalam membentuk ikatan kimia? Bagaimana ciri-ciri dan sifat dari senyawa dengan ikatan kimia tertentu? Pertanyaan itu semua dapat terjawab setelah anda mengikuti uraian dalam bab ini. Ikatan hidrogen dan gaya Van Der Waals dibahas di kelas 11 semester 1.
10.1 SUSUNAN ELEKTRON STABIL
Unsur-unsur gas mulia merupakan unsur-unsur yang sukar bereaksi dengan unsur lain. Sifat ini dapat dimiliki oleh unsur-unsur gas mulia karena konfigurasinya yang stabil. Konfigurasi elektron gas mulia dapat anda lihat dalam tabel.
Unsur Nomor atom Kulit elektron Elektron valensi
K         L         M       N         O
He 2 2e



2e
Ne 10 2e 8e


8e
Ar 18 2e 8e 8e

8e
Kr 36 2e 8e 18e 8e
8e
Xe 54 2e 8e 18e 18e 8e 8e
Dari tabel di atas dapat dikatakan bahwa susunan elektron yang stabil mempunyai 8 elektron pada kulit terluar (oktet) sebagaimana yang dimiliki oleh atom-atom unsur gas mulia kecuali helium (dua elektron atau duplet). Menurut Kossel dan Lewis (1916) keadaan seperti ini merupakan keadaan paling stabil yang dimiliki atom-atom unsur gas mulia (oktet). Sehingga atom dari unsur-unsur yang lain berusaha memiliki konfigurasi elektron yang stabil seperti konfigurasi elektron atom unsur gas mulia terdekat. Adanya kecenderungan memiliki konfigurasi elektron stabil inilah yang merupakan salah satu faktor penyebab terjadinya ikatan kimia.
Usaha memiliki konfigurasi elektron yang stabil dapat dicapai dengan cara:
  1. Melepaskan elektron valensinya (elektron valensi pada umumnya £ 3, kecuali B, H, Be, He) sehingga terbentuk ion positif yang bermuatan sejimlah elektron yang dilepaskannya.
Na     : 2e 8e 1e  ®  Na+ : 2e  8e   + 1e
Mg    : 2e 8e 2e  ®  Mg2+ : 2e  8e   + 2e
Al      : 2e 8e 3e  ®  Al3+ : 2e  8e   + 3e
  1. Menarik elektron dari luar (elektron valensi pada umumnya ³ 5) sehingga bermuatan negatif sebesar elektron yang ditariknya.
F       : 2e 7e  +   1 e        ®         F- : 2e  8e
O      : 2e 6e  +   2 e        ®         O2- : 2e  8e
Cl      : 2e 8e  7e +   1 e     ®       Cl- : 2e  8e   8e
Antara ion positif dan ion negatif yang terbentuk akan terjagi gaya tarik menarik (gaya elektrostatik) sehingga terbentuklah ikatan ion
  1. Penggunaan bersama pasangan elektron di antara atom-atom yang berikatan sehingga terbentuk pasangan elektron terikat sebanyak elektron yang saling dipinjamkan. Akibat penggunaan bersama pasangan elektron ini terbentuklah ikatan kovalen.
Contoh :      atom hidrogen yang mempunyai 1 elektron akan saling menyumbangkan elektronnya untuk digunakan bersama dalam molekul H2, sehingga masing-masing atom hidrogen memiliki 2 elektron


H*   +     o H ® H  *o H
Kegiatan 1
Unsur Ne dengan nomor atom 10 dan unsur Ar dengan nomor atom 18 memiliki konfigurasi elektron yang stabil. Unsur-unsur yang mempunyai nomor atom sekitar Ne atau Ar ingin memiliki konfigurasi elektron yang stabil. Lengkapi tabel di bawah ini.
Atom Jumlah elektron Banyaknya elektron yang diikat/dibebaskan Ion Jumlah elektron Susunan elektron
11Na 11 Membebaskan 1 elektron Na+ 10 2e  8e
9F 9 Menerima 1 elektron F 10 2e  8e
12Mg




13Al




8O




17Cl




20Ca




Kesimpulan apakah yang dapat anda peroleh dari kegiatan tersebut?
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………

10.2  Ikatan Ion
Ikatan kimia yang terbentuk akibat gaya tarik menarik antara ion positif (kation) dengan ion negatif (anion) disebut sebagai ikatan ion. Jika atom-atom logam berdekatan atom-atom bukan logam akan terjadi perpindahan elektron valensi dari atom logam kepada atom bukan logam. Akibatnya atom logam membentuk kation sedangkan atom bukan logam membentuk anion. Antara anion dan kation yang berlawanan muatan akan saling tarik menarik dan terbentuklah ikatan ion (ikatan elektrovalen).
Atom logam natrium yang mempunyai susunan elektron 2e  8e  1e sedangkan atom klor mempunyai susunan elektron 2e  8e  7e. Agar kedua atom di atas mempunyai susunan elektron stabil (oktet) maka logam natrium akan melepaskan sebuah elektron valensinya, sedangkan atom klor cenderung untuk menerima elektron yang dilepaskan oleh natrium tersebut
Pelepasan dan penerimaan elektron tersebut dapat digambarkan sebagai:
Na :  2e  8e   1e  ®  Na+ :  2e  8e   +  1e
Cl  :  2e  8e   7e   +  1e  ®  Cl- :  2e  8e  8e
Atara ion Na+ dengan ion Cl- akan tarik menarik membentuk Na+Cl- dan ditulis sebagai NaCl.
11p
Atom natrium, Na                                      ion natrium, Na+
2e   8e   1e                                                     2e  8e


Atom klrin, Cl                                                        ion klorida, Cl-
2e   8e   7e                                                            2e   8e   8e


+                            -
Dengan cara yang sama terangakan pembentukan senyawa MgF2, Na2O, CaCl2, Na3N
Kekuatan ikatan ion
Kekuatan ikatan ion suatu senyawa dapat dipredeksikan dari perbedaan skala keelektro-negatifan atom unsur pembentuknya. Makin besar beda skala kelektronegatifannya makin kuat ikatan ionnya. Bagaimana kekuatan ikatan ion senyawa – senyawa dibawah ini?
LiCl        BeCl2 BCl3 K3N       K2O       KF
NaCl      MgCl2 AlCl3 K2S        KCl
KCl        CaCl2 K2Se      KBr
RbCl      SrCl2 KI
CsCl       BaCl2
Bagaimana kekuatan ion dari :
  1. LiCl ke CsCl     :    ……………………………………………………………………………
  2. NaCl ke AlCl3 :    ……………………………………………………………………………
  3. K3N ke KF       :    ……………………………………………………………………………
  4. KF ke KI          :    ……………………………………………………………………………
Ikatan Kovalen
Ikatan kovalen adalah ikatan yang terjadi akibat pemakaian bersama pasangan elektron oleh dua atom yang berikatan. Ikatan kovalen terbentuk di antara dua atom yang sama-sama ingin menangkap elektron (semi logam dan bukan logam). Pasangan elektron yang dipakai bersama dapat berupa sumbangan masing-masing atom berikatan atau sumbangan salah satu atom yang berikatan.
Dalam melukiskan ikatan kovalen, kita menggunakan apa yang disebut rumus LEWIS, yaitu setiap elektron valensi (elektron pada kulit terluar) dilambangkan dengan tanda (titik, silang, kros atau yang lain).
x               .              .                . .
H*       x C x        : N .        : O .          : Cl :
x               .             ..                .
Untuk memudahkan pemikiran rumus lewis perlu diperhatikan:
  1. Pembentukan ikatan kimia merupakan upaya atom suatu unsur untuk mencapai susunan oktet (8 elektron terluar) atau duplet (2 elektron terluar).
  2. Pasangan elektron terikat digambarkan diantara 2 atom yang berikatan.
  3. Sepasang elektron dapat digambarkan dengan satu garis
Contoh:    H                          H
ç
H     C    H     atau         H -  C – H
ç
H                         H
Untuk lebih memahami ikatan kovalen lengkapi tabel berikut:
Unsur Elektron valensi Unsur Elektron valensi Rumus senyawa Rumus Lewis Rumus struktur
N 5 H 1 NH3

P 5 Cl 7 PCl3

H 1 O 6 H2O

B 3 Cl 7 BCl3

N 5 N 5 N2

C 4 O 6 CO2

Berdasarkan jumlah pasangan elektron yang dipergunakan bersama ikatan kovalen dapat dibedakan menjadi:
  1. Ikatan tunggal (dilambangkan dengan satu garis ikatan) melibatkan sepasang elektron
  2. Ikatan kovalen rangkap (melibatkan lebih dari sepasang elektron, 2 pasang elektron disebut ikatan rangkap dua, dan kalau 3 pasang elektron disebut ikatan rangkap 3).
Kepolaran Ikatan
Didalam molekul HCl ternyata pasangan elektron yang dipergunakan bersama lebih tertarik kepada Cl, karena atom Cl lebih kuat menarik elektron dari pada atom H (Cl lebih elektronegatif dari pada H). Akibatnya dalam molekul HCl terbetuk dwi kutub (bersifat polar). Ikatan kovalen semacam ini disebut ikatan kovalen polar. Kepolaran senyawa akan bertambah jika beda keelektronegatifan atom-atom yang berikatan semakin besar.
Kegiatan:
Perhatikan senyawa hidrida dalam tabel:
CH4 2,5 NH3 3,0 H2O 3,5 HF 4,0
SiH4 1,8 PH3 2,1 H2S 2,5 HCl 3,0
GeH4 1,8 AsH3 2,0 H2Se 2,4 HBr 2,8
SnH4 1,8 SbH3 1,9 H2Te 2,1 HI 2,5
Jika skala keelektronegatifan = 2,1 dan skala kelektronegatifan yang lain sesuai dalam tabel, bagaimana perubahan kopolaran ikatan dari :
  1. kiri ke kanan        :    …………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………..
  1. atas ke bawah      :    …………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………..
Dalam molekul H2, Cl2, O2 pasangan elektron yang dipergunakan bersama tertarik sama kuat oleh atom-atom yang berikatan oleh karena itu tidak terjadi dwi kutub (dipol). Ikatan kovalen yang demikian disebut ikatan kovalen non polar.
Dalam molekul dwi atom (terdiri dari dua atom) kepolaran ikatannya dapat ditentukan dengan mudah yaitu:
Molekul-molekul unsur (terdiri dari atom-atom sejenis) memiliki ikatan kovalen non polar (H2, Br2, Cl2, O2 dan sebagainya)
Molekul-molekul senyawa (terdiri dari atom-atom tidak sejenis) memiliki ikatan kovalen polar (HI, HCl, HBr, IF dan sebagainya)
Untuk molekul-molekul yang mengandung atom lebih dari dua, ikatan kimianya tetap merupakan ikatan kovalen polar, tetapi dapat bersifat non polar jika bentuk molekulnya simetris dan atom pusat tidak mempunyai pasangan elektron bebas (PEB).
Contoh :
CH4, BF3, SiO2, CO2 ikatan antar atomnya adalah ikatan kovalen polar, tetapi molekul molekul tersebut bersifat non polar.
H2O, NH3, PCl3 ikatan antar atomnya kovalen polar dan  molekul bersifat polar.
Kegiatan :
Tujuan :
Mengetahui kepolaran senyawa
Alat dan bahan :
Biuret, standart (statif) lengkap dengan penjepit buaya, erlenmayer, beaker glass, penggaris polietena, kain wool atau kain flannel, air (H2O), etanol (C2H5OH), aseton (CH3COOH), karbon tetra klorida (CCl4).
Cara kerja:
-            Pasanglah 4 buret pada statif dan isilah masing – masing buret dengan cairan yang tersedia.
-            Buatlah batang polietena bermuatan listrik dengan cara menggosok batang polietena dengan kain flannel.
-            Pengaruhi aliran cairan dari tiap – tiap buret dengan batang politen bermuatan
-            Amati aliran cairan zat cair, apakah zat cair mengalami pembelokan?
Tabel Pengamatan
B a h a n Aliran zat cair
dibelokkan Tidak dibelokkan
Air

Etanol

Aseton

Karbon tetra klorida

Pertanyaan :
  1. Kesimpulan apa yang anda dapatkan pada percobaan di atas?
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
  1. Mengapa ada zat cair yang dibelokkan dan ada yang tidak dibelokkan oleh batang politen bermuatan? Jelaskan!
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
  1. Dengan memperhatikan struktur Lewis senyawa – senyawa di atas, tentukan faktor – faktor yang mempengaruhi kepolaran suatu molekul.
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………

Ikatan Kovalen Koordinasi
Pasangan elektron yang digunakan bersama dalam membentuk ikatan kovalen berasal dari salah satu atom yang berikatan (atom donor), sedangkan atom yang lain tidak menyumbangkan elektron (atom akseptor). Ikatanm kovalen yang demikian disebut sebagai ikatan kovalen koordinasi , semi polar  atau ikatan datif
Ikatan kovalen koordinasi hanya dapat terbentuk apabila salah satu atom mempunyai pasangan elektron bebas (PEB). Ketika berikatan, PEB berubah status menjadi PEI. Sebagai contoh pembentukan ikatan antara amonia dengan ion hidrogen membentuk ion amonium. Atom N dalam amonia mempunyai pasangan elektron bebas yang dapat dipergunakan bersama dengan ion hidrogen yang telah kehilangan elektronnya.






H                                           H              +
H     N           +  H+ ®    H    N     H
H                                         H                ikatan koordinasi
Kegiatan
Tuliskan Rumus Lewis dalam molekul/ion di bawah ini dan tentukan ikatan kovalen koordinasinya.
1.  SO3 3.   NH3BF3
2.   CO                                                                    4.   H3O+
Perbandinngan sifat fisika senyawa ion dengan senyawa kovalen
Ikatan ion jauh lebih kuat daripada ikatan kovalen karena ikatan ion terjadi akibat gaya Coulomb (gaya elektrostatis), sedangkan ikatan kovalen terjadi karena pemakaian bersama pasangan elektron ikatan. Berikut adalah perbandingan sifat fisika senyawa ion dengan senyawa kovalen.
Senyawa ion Senyawa Kovalen
1. 2.
3.		 Mempunyai titik didih dan titik leleh yang tinggi Cairan dan larutannya dapat menghantar listrik (bersifat elektrolit)
Semua senyawa elektrovalen pada suhu kamar berwujud padat		 1. 2.
3.		 Mempunyai titik didih dan titik leleh yang rendah Cairannya tidak dapat menghantar listrik
Pada suhu kamar ada yang berwujud padat, cair maupun gas.





Ikatan Logam
Gaya tarik menarik seperti pada molekul-molekul polar dapat juga terjadi antara muatan positif dari ion-ion logam dengan muatan negatif dari elektron-elektron yang bergerak bebas. Interaksi inilah yang dikenal sebagai ikatan logam.
Unsur-unsur logam menunjukkan sifat-sifat yang khas, seperti umumnya berupa zat padat pada suhu kamar, dapat ditempa dan merupakan penghantar listrik dan panas yang baik.
Sifat-sifat tersebut dapat dimaklumi setelah melihat bagaimana atom-atom logam dalam membentuk ikatan logam. Atom-atom logam mempunyai elektron valensi yang kecil, sehingga elektron valensi dapat bergerak bebas dan sangat mudah dilepaskan akibatnya elektron-elektron valensi tersebut bukan hanya milik salah satu  ion logam tetapi merupakan milik bersama ion-ion logam yang terjejal dalam kisi kristal logam. Dapat dikatakan bahwa elektron valensi  dalam logam terdelokalisasi, membaur membentuk awan elektron yang menyelimuti ion-ion positif logam yang telah melepaskan sebagian elektron valensinya. Akibatnya terjadi interaksi antara kedua muatan (elektron bermuatan negatif dengan ion logam yang bermuatan positif) yang berlawanan dan membentuk ikatan logam. Gaya tarik menarik ini cukup kuat sehingga pada umumnya unsur logam mempunyai titik didih dan titik leleh yang tinggi.

Kekuatan ikatan logam dipengaruhi oleh:
  1. jari-jari atom, makin besar jari-jari atom menyebabkan ikatan logam semakin lemah
  2. jumlah elektron valensi, makin banyak elektron valensinya ikatan logam semakin kuat
  3. jenis elektron s, p atau d. logam-logam blok s ikatannya paling lemah dan logam-logam blok d ikatan logamnya paling kuat (kelas 11).
Rangkuman
  1. Cara suatu atom mencapai struktur elektron stabil seperti gas mulia, yaitu dengan mengikat atau membebaskan elektron, dan menggunakan bersama pasangan elektron
  2. Elektron yang berperan dalam ikatan kimia adalah elektron valensi
  3. Ikatan ion adalah ikatan dengan gaya elektrostatif antara ion positif dan ion negatif.
  4. Ikatan kovalen dapat terbentuk akibat penggunaan pasangan elektron, ikatan tunggal (sepasang elektron), ikatan rangkap (dua pasang elektron atau lebih)
  5. Berdasarkan keelektronegatifan atom-atom yang berikatan ikatan kovalen dapat dibedakan menjadi ikatan kovalen non polar dan ikatan kovalen polar.
  6. Kepolaran senyawa akan bertambah jika beda skala keelektronegatifan atom-atom yang berikatan semakin besar