3 Jenis Ikatan Kimia dan sifat-sifatnya

Konfigurasi Elektron Yang Stabil

 
Gambar ikatan ion
*clipfest.com
Pada umumnya atom tidak berada dalam keadaan bebas, tetapi bergabung dengan atom lain membentuk senyawa. Atom-atom bergabung menjadi senyawa yang lebih stabil dengan mengeluarkan energi. Atom-atom bergabung karena adanya gaya tarik-menarik antara dua atom. Gaya tarik-menarik antar atom inilah yang disebut ikatan kimia.

Konsep ikatan kimia pertama kali dikemukakan oleh Gilbert Newton Lewis dan Langmuir dari Amerika Serikat, serta Albrecht Kossel dari Jerman pada tahun 1916. Adapun konsep tersebut sebagai berikut: •
a. Kenyataan bahwa gas mulia (He, Ne, Ar, Kr, Xe, dan Rn) sukar membentuk senyawa (sekarang telah dapat dibuat senyawa dari gas mulia Kr, Xe, dan Rn), merupakan bukti bahwa gas-gas mulia memilki susunan elektron yang stabil.
b. Setiap atom memiliki kecenderungan untuk mempunyai susunan elektron yang stabil seperti gas mulia, dengan cara melepaskan elektron, menerima elektron, atau menggunakan pasangan elektron secara bersama-sama.

Dibandingkan dengan unsur-unsur lain, unsur gas mulia merupakan unsur 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.

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. Penggunaan tanda titik (°) dan tanda (x) untuk membedakan asal elektron valensi karena pada dasarnya elektron mempunyai lambang titik Lewis yang mirip. Satu elektron dilambangkan dengan satu titik, Elektron yang ditampilkan hanya elektron valensi unsur. Lambang titik Lewis untuk logam transisi, lantanida, dan aktinida tidak dapat dituliskan secara sederhana, karena mempunyai kulit dalam yang tidak terisi penuh.
Contoh penggunaan lambang titik Lewis dalam ikatan ion sebagai berikut.


Sebuah atom cenderung melepaskan elektron apabila memiliki elektron terluar 1, 2, atau 3 elektron dibandingkan konfigurasi elektron gas mulia yang terdekat.
Contoh:
11Na : 2, 8, 1

Angka pertama menunjukkan jumlah elektron yang menempati kulit atom pertama, angka kedua menunjukkan jumlah elektron yang menempati kulit atom kedua dan begitu seterusnya. Jadi maksud dari notasi diatas ada 2 elektron di kulit pertama, 8 elektron di kulit kedua dan 1 elektron di kulit ketiga. 

Gas mulia terdekat ialah 10Ne : 2 ,8. Jika dibandingkan dengan atom Ne, maka atom Na kelebihan satu elektron. Untuk memperoleh kestabilan, dapat dicapai dengan cara melepaskan satu elektron.
Na (2, 8, 1) Na+ (2, 8) + e

Sebuah atom cenderung menerima elektron apabila memiliki elektron terluar 4, 5, 6, atau 7 elektron dibandingkan konfigurasi elektron gas mulia yang terdekat.
Contoh:
9F : 2 7

Konfigurasi elektron gas mulia yang terdekat ialah 10Ne : 2 8. Konfigurasi Ne dapat
dicapai dengan cara menerima satu elektron.
F (2, 7) + e– F (2, 8)

Jika suatu atom melepaskan elektron, berarti atom tersebut memberikan elektron kepada atom lain. Sebaliknya, jika suatu atom menangkap elektron, berarti atom itu menerima elektron dari atom lain. Jadi, susunan elektron yang stabil dapat dicapai dengan berikatan dengan atom lain.  

Jika masing-masing atom sukar untuk melepaskan elektron (memiliki keelektronegatifan tinggi), maka atom-atom tersebut cenderung menggunakan elektron secara bersama dalam membentuk suatu senyawa. Cara Ini merupakan peristiwa yang terjadi pada pembentukan ikatan kovalen. Misalnya atom fluorin dan fluorin, keduanya sama-sama kekurangan elektron, sehingga lebih cenderung memakai bersama elektron
terluarnya.    

1. Ikatan Ion

Ikatan ion (elektrovalen) adalah ikatan yang terjadi karena adanya gaya tarik-menarik elektrostatik antara ion positif dan ion negatif, ini terjadi karena kedua ion tersebut memiliki perbedaan keelektronegatifan yang besar. Ikatan ion terbentuk antara atom yang melepaskan elektron (logam) dengan atom yang menerima elektron (non logam). Atom yang melepas elektron berubah menjadi ion positif, sedangkan atom yang menerima elektron menjadi ion negatif. Antara ion-ion yang berlawanan muatan ini, terjadi tarik-menarik (gaya elektrostatik) yang disebut ikatan ion. Contoh: NaCl, MgO, CaF2, Li2O, AlF3,

Pembentukan senyawa natrium klorida (NaCl) dari atom natrium dan atom klorin.
Molekul NaCl
11Na : 2, 8, 1
17Cl : 2, 8, 7



Agar memenuhi kaidah oktet, maka atom Na harus melapaskan 1 elektron, dan atom Cl harus menangkap 1 elektron. Jadi, atom Na memberikan 1 elektron kepada atom Cl. Antara Na+ dan Cl- terjadi tarik-menarik, sehingga kedua ion itu bergabung membentuk NaCl. Senyawa-senyawa yang terbentuk melalui ikatan ion disebut senyawa-senyawa ionik.

Sifat-sifat fisis senyawa ion
Beberapa sifat fisis senyawa ion antara lain:
a. Memiliki titik didih dan titik leleh yang tinggi
Ion positif dan negatif dalam kristal senyawa ion tidak bebas bergerak karena terikat oleh gaya elektrostatik yang kuat. Diperlukan suhu yang tinggi agar ion-ion memperoleh energi kinetik yang cukup untuk mengatasi gaya elektrostatik.
b. Keras tetapi rapuh
Bersifat keras karena ion-ion positif dan negatif terikat kuat ke segala arah oleh gaya elektrostatik. Bersifat rapuh dikarenakan lapisan-lapisan dapat bergeser jika dikenakan gaya luar, ion sejenis dapat berada satu di atas yang lainnya sehingga timbul tolak-menolak yang sangat kuat yang menyebabkan terjadinya pemisahan.
c. Berupa padatan pada suhu ruang
d. Larut dalam pelarut air, tetapi umumnya tidak larut dalam pelarut organik
e. Tidak menghantarkan listrik dalam fasa padat, tetapi menghantarkan listrik dalam fasa cair
Zat dikatakan dapat menghantarkan listrik apabila terdapat ion-ion yang dapat bergerak bebas membawa muatan listrik.

2. Ikatan Kovalen

Ikatan kovalen adalah ikatan yang terjadi akibat pemakaian pasangan elektron bersama-sama. Ikatan kovalen terbentuk di antara dua atom yang sama-sama ingin menangkap elektron (sesama atom bukan logam). Dua atom nonlogam saling menyumbangkan elektron agar tersedia satu atau lebih pasangan elektron yang dijadikan milik bersama. Artinya, pasangan elektron ditarik oleh inti kedua atom yang berikatan.

 Pasangan elektron yang dipakai bersama disebut pasangan elektron ikatan (PEI) dan pasangan elektron valensi yang tidak terlibat dalam pembentukan ikatan kovalen disebut pasangan elektron bebas (PEB). Ikatan kovalen umumnya terjadi antara atom-atom unsur nonlogam, dapat sejenis contohnya: H2, N2, O2, dan berbeda jenis contoh: H2O, CO2. Senyawa yang hanya mengandung ikatan kovalen disebut senyawa kovalen.

Berdasarkan lambang titik Lewis dapat dibuat struktur Lewis atau rumus Lewis. Struktur Lewis adalah penggambaran ikatan kovalen yang menggunakan lambang titik Lewis di mana PEI dinyatakan dengan satu garis atau sepasang titik yang diletakkan di antara kedua atom dan PEB dinyatakan dengan titik-titik pada masing-masing atom.

Gambar struktur lewis


Macam-macam ikatan kovalen:
Berdasarkan jumlah PEI-nya ikatan kovalen dibagi 3:
a. Ikatan kovalen tunggal
Ikatan kovalen tunggal yaitu ikatan kovalen yang memiliki 1 pasang PEI.
Contoh: H2, H2O (konfigurasi elektron H = 1; O = 2, 6)

Gambar Ikatan kovalen tungga


b. Ikatan kovalen rangkap dua
Ikatan kovalen rangkap 2 yaitu ikatan kovalen yang memiliki 2 pasang PEI.
Contoh: O2, CO2 (konfigurasi elektron O = 2, 6; C = 2, 4)

Gambar Ikatan kovalen rangkap 2

c. Ikatan kovalen rangkap tiga
Ikatan kovalen rangkap 3 yaitu ikatan kovalen yang memiliki 3 pasang PEI.
Contoh: N2 (Konfigurasi elektron N = 2, 5)

Gambar Ikatan kovalen rangkap 3



Berdasarkan kepolaran ikatan, ikatan kovalen dibagi 2:
a. Ikatan kovalen polar
Ikatan kovalen polar adalah ikatan kovalen yang PEI-nya 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 momen dipol (m= hasil kali jumlah muatan dengan jaraknya) contoh senyawa polar: HF, HI, HCl, HBr


b. 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 senyawa nonpolar: H2

4. Ikatan kovalen koordinasi
Ikatan kovalen koordinasi adalah ikatan kovalen yang pasangan elektron milik bersamanya berasal dari satu atom. Pada ikatan kovalen biasa, pasangan elektron yang digunakan bersama dengan atom lain berasal dari masing-masing atom unsur yang berikatan. Namun apabila pasangan elektron tersebut hanya berasal dari salah satu atom yang berikatan, maka disebut ikatan kovalen koordinasi.
Contoh:

Struktur lewis Ikatan kovalen koordinasi


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.

Sifat fisis senyawa kovalen
Beberapa sifat fisis senyawa kovalen antara lain:
a. Berupa gas, cairan, atau padatan lunak pada suhu ruang
Dalam senyawa kovalen molekul-molekulnya terikat oleh gaya antar-molekul yang lemah, sehingga molekul-molekul tersebut dapat bergerak relatif bebas.
b. Bersifat lunak dan tidak rapuh
c. Mempunyai titik leleh dan titik didih yang rendah
d. Umumnya tidak larut dalam air, tetapi larut dalam pelarut organik
e. Pada umumnya tidak menghantarkan listrik
Hal ini disebabkan senyawa kovalen tidak memiliki ion atau elektron yang dapat bergerak bebas untuk membawa muatan listrik. Beberapa senyawa kovalen polar yang larut dalam air, ada yang dapat menghantarkan arus listrik karena dapat terhidrolisis membentuk ion-ion.

3. IKATAN LOGAM

Ikatan kimia antara atom-atom penyusun logam bukanlah ikatan ion ataupun ikatan kovalen. Ikatan ion tidak memungkinkan karena semua atom logam cenderung ingin melepas elektron. Demikian pula dengan ikatan kovalen. Atom logam mempunyai jumlah elektron valensi yang terlalu sedikit sehingga sulit membentuk ikatan kovalen. Terdapat satu jenis ikatan yang dapat mengikat atom-atom logam yaitu ikatan logam.

Ikatan logam adalah gaya tarik-menarik antara ion-ion positif dengan elektron-elektron pada kulit valensi dari suatu atom unsur logam. Seperti yang kita ketahui bahwa unsur logam memiliki sedikit elektron valensi yang berarti pada kulit luar atom logam terdapat banyak orbital kosong. Hal ini menyebabkan elektron valensi unsur logam dapat bergerak bebas dan dapat berpindah dari satu orbital ke orbital lain dalam satu atom atau antar atom. Atom-atom logam dikelilingi oleh elektron valensi yang membaur membentuk awan elektron yang meliputi semua atom. Suatu logam terdiri atas ion-ion positif yang diselimuti awan elektron.

Salah satu teori sederhana yang menjelaskan tentang ikatan logam ialah teori lautan elektron. Menurut teori ini, atom logam harus berikatan dengan atom-atom logam yang lain untuk mencapai konfigurasi elektron gas mulia. Dalam model ini, setiap elektron valensi mampu bergerak bebas di dalam tumpukan bangun logam atau bahkan meninggalkannya sehingga menghasilkan ion positif. Elektron valensi inilah yang membawa dan menyampaikan arus listrik. Gerakan elektron valensi ini jugalah yang dapat memindahkan panas dalam logam. Sehingga unsur logam merupakan penghantar listrik dan panas yang baik.
 
Teori lautan elektron pada ikatan logam
*google image
Contoh terjadinya ikatan logam. Tempat kedudukan elektron valensi dari suatu atom besi (Fe) dapat saling tumpang tindih dengan tempat kedudukan elektron valensi dari atom-atom Fe yang lain. Tumpang tindih antarelektron valensi ini memungkinkan elektron valensi dari setiap atom Fe bergerak bebas dalam ruang di antara ion-ion Fe+ membentuk lautan elektron. Karena muatannya berlawanan (Fe2+ dan 2 e–), maka terjadi gaya tarik-menarik antara ion-ion Fe+ dan elektron-elektron bebas ini. Akibatnya terbentuk ikatan yang disebut ikatan logam.


3. Sifat fisis logam
Beberapa sifat fisis logam antara lain:
a. Berupa padatan pada suhu ruang
Atom-atom logam bergabung karena adanya ikatan logam yang sangat kuat membentuk struktur kristal yang rapat. Hal itu menyebabkan atom-atom tidak memiliki kebebasan untuk bergerak. Pada umumnya logam pada suhu kamar berwujud padat, kecuali raksa (Hg) berwujud cair.
b. Bersifat keras tetapi lentur/tidak mudah patah jika ditempa
Adanya elektron-elektron bebas menyebabkan logam bersifat lentur. Hal ini dikarenakan elektron-elektron bebas akan berpindah mengikuti ion-ion positif yang bergeser sewaktu dikenakan gaya luar.
c. Mempunyai titik leleh dan titik didih yang tinggi
Diperlukan energi dalam jumlah besar untuk memutuskan ikatan logam yang sangat kuat pada atom-atom logam.
d. Penghantar listrik yang baik
Hal ini disebabkan terdapat elektron-elektron bebas yang dapat membawa muatan listrik jika diberi suatu beda potensial.
e. Mempunyai permukaan yang mengkilap
f. Memberi efek foto listrik dan efek termionik

Apabila elektron bebas pada ikatan logam memperoleh energi yang cukup dari luar, maka akan dapat menyebabkan terlepasnya elektron pada permukaan logam tersebut. Jika energi yang datang berasal dari berkas cahaya maka disebut efek foto listrik, tetapi jika dari pemanasan maka disebut efek termionik.

Soal Latihan
Previous
Next Post »