Materi Kelas XII

IKATAN   KIMIA


A.      IKATAN ION DAN IKATAN KOVALEN
Di alam, materi umumnya terdapat dalam bentuk molekul. Hanya sedikit saja yang dijumpai dalam bentuk atom bebas. Mengapa demikian? Beberapa molekul terbentuk dari atom-atom sejenis misalnya H2, Cl2, dan S8. Adapula molekul terbentuk dari atom-atom berbeda,misalnya H2O, C6H12O6, dan CO2. Molekul –molekul terbentuk dari atom-atom yang saling berikatan.
Dalam kegiatan pembelajaran ini kita mempelajari jenis-jenis ikatan dan mekanisme pembentukannya, serta sifat ikatan tersebut.
  1. Kaidah Oktet 
Suatu unsur terbentuk dari unsur-unsur yang bergabung melalui ikatan kimia. Misalnya senyawa air (H2O) yang terbentuk dari 2 atom hidrogen (H) dan 1 atom oksigen (O). Atom dari H memiliki eektron valensi 1, sedangkan atom dari O memiliki 6 elektron valensi. Kedua unsur tersebut belum stabil. Agar stabil, suatu atom harus memiliki elektron valensi 2 atau 8. Oleh karena itu unsur H dan O yang kurang stabil bergabung membentuk senyawa H2O yang lebih stabil.
a.      Konfigurasi Elektron Gas Mulia
Unsur-unsur gas mulia dalam sistem periodik unsur terletak pada golongan VIIIA. Unsur-unsur gas mulia merupakan unsur inert (sukar bereaksi) sehingga banyak digunakan dalam industri yang memerlukan kondisi inert. Di alam, unsur-unsur gas mulia berada dalam bentuk atom bebas (monoatomik).
Meurut G. N. Lewis dan Kossel, kestabilan unsur gas mulia disebabkan oleh elektron valensinya yang berjumlah delapan (oktet), kecuali He yang memiliki dua elektron valensi (duplet).
b.      Konfigurasi Elektron dari Atom dengan Kecenderungan Melepaskan Elektron
Dalam pembentukan suatu senyawa, atom-atom unsur yang memiliki jumlah elektron lebih sedikit, misalnya unsur-unsur golongan IA (kecuali H), IIA, dan IIIA memiliki kecenderungan mengikuti kaidah oktet. Unsur tersebut melepaskan elektron valensi untuk membentuk ion positif (unsur elektropositif), unsur ini memiliki energi ionisasi relatif kecil. Unsur-unsur ini merupakan unsur logam. Nilai muatan positif yang terjadi sesuai dengan elektron valesi atom-atom tersebut.
c.       Konfigurasi Elektron dari Atom dengan Kecenderungan Menerima Elektron
Dalam pembentukan suatu senyawa, atom-atom unsur yang memiliki jumlah elektron lebih banyak, misalnya unsur-unsur golongan IVA, VA, VIA, dan VIIA, memiliki kecenderungan mengikuti kaidah oktet dengan cara menerima elektron untuk membentuk ion negatif (unsur elektronegatif). Nilai muatan negatif yang terjadi adalah sejumlah elektron yang diterima = 8 – x (x = jumlah elektron valensinya). Unsur ini memiliki afinitas elektron dan keelektronegatifan yang relatif besar. Unsur-unsur ini merupakan unsur – unsur non Logam.
  1. Ikatan Ion
Ikatan Ion terbentuk antara atom yang mudah melepaskan elektron (atom Logam) dan atom lain yang mudah menerima elektron (atom non logam). Misalnya, ikatan ion pada molekul NaCl. Atom 11Na memiliki konfigurasi elektron: 2  8  1, cenderung melepaskan sebuah elektron valensinya sehingga membentuk ion Na+ (2  8). Atom 17Cl  ysng konfigurasi elektronya: 2  8  7, cenderung menerima sebuah elektron sehingga membentuk ion Cl  (2  8  8).
Ikatan antara Na+ dan ion Cl  disebabkan adanya elektrostatif positif dan muatan negatif. Ikatan yang terbentuk disebut Ikatan Ion.
Sifat-sifat senyawa Ion sebagai berikut:
a.      Dalam bentuk padatan tidak menghantar listrik karena partikel-partikel ionnya terikat kuat pada kisi, sehingga tidak ada elektron yang bebas bergerak.
b.      Leburan dan larutannya menghantarkan listrik.
c.       Umumnya berupa zat padat kristal yang permukaannya keras dan sukar digores.
d.      Titik leleh dan titik didihnya tinggi.
e.      Larut dalam pelarut polar dan tidak larut dalam pelarut nonpolar
  1. Ikatan Kovalen
Ada beberapa atom yang sukar melepas atau menerima elektron karena memerlukan atau membebaskan energi yang besar untuk berlangsungna proses tersebut. Untuk membentuk konfigurasi elektron gas mulia, atom-atom ini saling berikatan melalui pemakaian bersama elektron. Pemakaian pasangan elektron bersama terjadi pada atom-atom non logam, ikatannya disebut ikatan Kovalen.
a.      Struktur Lewis
Penggambaran distribusi elektron dalam suatu struktur molekul dengan menggun akan tanda elektron disebut Struktur Lewis. Tanda elektron yang digunakan, biasanya berupa tanda titik (•) dan tanda silang (x).
Perhatikan contoh pembentukan ikatan kovalen tunggal pada senyawa NH3.
Konfigurasi elektron          5N  :  2  3. Atom N memiliki tiga elektron valensi.
Konfigurasi elektron          1H  :  1, hanya memiliki sebuah elektron valensi. Pada pembentukan senyawa NH3, diperlukan tiga atom H untuk memenuhi kaidah oktet.
Atom Nitrogen (N) memerlukan tiga elektron untuk mendapatkan                                   
susunan elektron gas mulia, sedangkan setiap atom Hidrogen (H)
memerlukan sebuah elektron untuk memenuhi konfigurasi
elektron seperti gas Helium.
Sifat-sifat senyawa Kovalen sebagai berikut:
1)      Pada suhu kamar umumnya berupa gas (misal H2, O2, N2, Cl2, CO2), cair (misalnya: H2O dan HCl), ataupun berupa padatan.
2)      Titik didih dan titik lelehnya rendah, karena gaya tarik-menarik antarmolekulnya lemah meskipun ikatan antaratomnya kuat.
3)      Larut dalam pelarut nonpolar dan beberapa di antaranya dapat berinteraksi dengan pelarut polar.
4)      Larutannya dalam air ada yang menghantar arus listrik (misal HCl) tetapi sebagian besar tidak dapat menghantarkan arus listrik, baik padatan, leburan, atau larutannya.
b.      Ikatan Kovalen Rangkap Dua
Ikatan kovalen rangkap dua dibentuk oleh atom-atom nonlogam yang menyumbang dua elektron tidak berpasangan untuk berikatan sehingga memenuhi kaidah oktet.
Contoh : O2, dan CO2.
c.       Ikatan Kovalen Rangkap Tiga
Ikatan kovalen rangkap dua dibentuk oleh atom-atom nonlogam yang menyumbang tiga elektron tidak berpasangan untuk berikatan sehingga memenuhi kaidah oktet.
Contoh : N3.
d.      Penyimpangan Kaidah Oktet
Kaidah oktet sangat bermanfaat untuk meramalkan senyawa yang akan dibentuk oleh unsur-unsur. Namun ada pengecualian atas kaidah ini. Beberapa senyawa bersifat stabil meskipun tidak memenuhi kaidah oktet, misalnya BH3.
B.   IKATAN KOVALEN KOORDINASI, SENYAWA KOVALEN POLAR DAN NON POLAR
1.      Ikatan Kovalen Koordinasi
Ikatan kovalen koordinasi atau ikatan kovalen semi polar adalah ikatan kovalen yang terjadi karena pasangan elektron yang dipakai bersama berasal dari salah satu atom yang berikatan memiliki Pasangan Elektron Bebas (PEB).
A׃  +  B    A׃  +  B  atau A    B 
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.
Contoh:  Pada pembentukan ion hidronium, H3O+ dibentuk dari molekul air yang mengikat ion hidrogen melalui reaksi  H2O  +  H+    H3O+.
2.      Senyawa Kovalen Polar dan Non Polar
Ikatan kovalen dapat berupa ikatan kovalen polar dan ikatankovalen non polar. Sifat kepolaran ikatan ini dipengaruhi oleh perbedaan keelektronegatifan, sedangkan bentuk molekul dari atom-atom yang berikatan akan menentukan sifat kepolaran molekulnya. Adanya perbedaan keelektronegatifan tersebut menyebabkan pasangan elektron ikatan lebih tertarik ke salah satu unsur sehingga membentuk dipol. Adanya dipol inilah yang menyebabkan senyawa menjadi polar.
Contoh:
a)      Senyawa kovalen polar     : HCl, HBr, HI, HF, H2O, NH3.
b)      Senyawa kovalen non polar          : H2, O2, Cl2, N2, CH4, C6H6, BF3.
Pada ikatan kovalen yang terdiri lebih dari dua unsur, kepolaran senyawanya ditentukan oleh hal-hal berikut:
a)      Jumlah momen dipol, jika jumlah momen dipol = 0, senyawanya bersifat nonpolar. Jika momen dipol tidak sama dengan 0 maka senyawanya bersifat polar.
Besarnya momen dipol suatu senyawa dapat diketahui dengan rumus:      
  µ = d x l
µ = momen dipol dalam satuan Debye (D)
d = muatan dalam satuan elektrostatis (ses)
l  = jarak dalam satuan cm.S
b)      Bentuk molekul, jika bentuk molekulnya simetris maka senyawanya bersifat nonpolar, sedangkan jika bentuk molekulnya tidak simetris maka senyawanya bersifat polar.
C.   IKATAN LOGAM DAN GAYA ANTAR MOLEKUL
1.      Ikatan Logam
Adalah ikatan antaratom logam (sesamanya) tanpa membentuk molekul. Ikatan logam sangat  kuat karena elektron valensinya bergerak cepat mengitari inti-inti atom logam sehingga satu danlainnya sukar dilepaskan. Pergerakan elektron tersebut bagaikan gelombang lautan elektron yang bergerak cepat mengitari kumpulan inti atom logam.
Logam mempunyai sifat-sifat antara lain:
a.      Pada suhu kamar umumnya padat.
b.      Mengkilap.
c.       Menghantarkan panas dan listrik dengan baik.
d.      Dapat ditempa dn dibentuk.
Dalambentuk padat, atom-atom logam tersusun dalam susunan yang sangat rapat. Susunan logam terdiri atas ion-ion logam dalam larutan elektron. Dalam susunan seperti  ini elektron valensinya relatif 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.
2.      Gaya Antar Molekul
a.      Ikatan Hidrogen
1)      Gaya Elektrostatis
Sebagaimana kita ketahui bahwa senyawa yang bersifat polar terbentuk dari suatu molekul yang berikatan kovalen polar. Ikatan terbentuk karena antaratom yang berikatan memiliki perbedaan keelektronegatifan. Perbedaan ini menyebabkan pemisahan muatan pada kedua atom yang berikatan. Tingkat pemisahan muatan (polarisasi muatan) ini dengan besaran momen dipol.
Momen dipol merupakan hasil perkalian antara nilai muatan dan jarak antarmuatan. Momen dipol berbanding lurus dengan nilai muatan, sedangkan nilai muatan bergantung pada perbedaan keelektronegatifan. Oleh sebab itu pengertian momen dipol didefenisikan sebagai perbedaan keelektronegatifan. Akibat adanya perbedaan keelektronegatifan, pada molekul-molekul senyawa polar terdapat kutub-kutub yang bermuatan positif dan negatif (dipol). Adanya dipol pada molekul tersebut menimbulkan gaya elektrostatis antara molekul-molekulnya. Gaya elektrostatis antarmolekul senyawa polar menyebabkan suatu senyawa polar dapat bercampur dengan senyawa polar lainnya. Gaya elektrostatis inilah yang mendasari terbentuknya ikatan hidrogen. 
2)      Pengaruh Ikatan Hidrogen terhadap Titik Didih
Ikatan hidrogen terbentuk pada senyawa yang memiliki gaya elektrostatis antarmolekul yang sangat besar. Gaya elektrostatis yang sangat besar ini terjadi pada molekul yang sangat polar (memiliki perbedaan keelektronegatifan yang sangat besar).























Unsur dengan keelektronegatifan yang terbesar adalah F, O, N, dan seterusnya. Senyawa yang memiliki perbedaan keelektronegatifan terbesar dengan atom hidrogen adalah HF. Ikatan hidrogen ini memengaruhi titik didih suatu senyawa.
            Titik didih suatu senyawa dipengaruhi oleh dua faktor:
§  Massa Molekul Relatif (Mr)
Bahwa semakin besar Masa Molekul (Mr) suatu senyawa , semakin tinggi titik didihnya. Hal ini disebabkan proses pemisahan antar molekul hingga perubahan wujud zat dari cair ke gas diperlukan energi yang besar.
§  Ikatan Antarmolekul
Semakin kuat gaya antarmolekul, titik didihnya juga semakin tinggi. Sebab untuk merenggangkan atau memutuskan gaya antarmolekul diperlukan energi yang besar. Jika ikatan antarmolekul lemah, titik didihnya juga rendah.
Perhatikan : Fenoma lain yang terjadi pada senyawa hidrogen halida.

Senyawa
Massa Molekul Relatif (Mr)
Perbedaan Keelektronegatifan
Titik Didih
( OC)
HF
20
1,9
+ 19
HCl
36,5
0,8
– 85
HBr
81
0,7
– 66
HI
128
0,1
– 35

Berdasarkan data Mr, seharusnya titik didih semakin ke bawah semakin tinggi. Akan tetapi, berdasarkan data perbedaan keelektronegatifan titik didih semakin keatas semakin besar. Perbedaan keelektronegatifan yang semakin besar menunjukkan bahwa ikatan antar molekul semakin ke atas semakin kuat.
3)      Mekanisme Terjadinya Ikatan Hidrogen
Gaya elektrostatis yang besar terjadi karena adanya perbedaan keelektronegatifan yang besar. Demikian pula halnya dengan ikatan hidrogen. ikatan hidrogen terjadi akibat adanya gaya elektrostatis antarmolekul dengan beda keelektronegatifan yang besar.
b.      Gaya Van der Waals dan Gaya London
Johannes Van der Waals, meneliti interaksi antarmolekul senyawa non polar dan senyawa polar yang tidak memiliki ikatan hidrogen. menurut Van Der Waals, inetraksi antarmolekul tersebut menghasilkan suatu gaya antarmolekul yang lemah. Gaya ini disebut sebagai Gaya Van der Waals. Ikatan Van der Waals dapat terjadi dalam tiga bentuk, yaitu:
1)      Gaya antarmolekul yang memiliki Dipol
Gaya Van der Waals yang terjadi di antara dipol-dipol tersusun secara teratur. Zat yang memiliki gaya Van der Waals dalam susunan yang teratur biasanya berwujud padat. Adapun gaya Van der Waals dalam susunan yang tidak teratur (random) biasanya berwujud cair.
2)      Gaya antarmolekul yang memiliki dipol dengan molekul yang tidak memiliki dipol
Gaya tarik-menarik yang terjadi antara molekul yang memiliki dipol dan yang tidak memiliki dipol  disebut interaksi dipol-non dipol. Interaksi tersebut terjadi secara induksi. Ujung molekul dipol yang bermuatan positif menginduksi awan elektron yang tidak memiliki dipol sehingga terjadi dipol sesaat (dipol sementara). Setelah terjadi dipol sesaat, akan terjadi ikatan antara molekul dipol dengan molekul dipol sesaat.
Contohnya : gas Oksigen dalam air.
3)      Gaya antarmolekul yang tidak memiliki dipol (Gaya Dispersi London)
Senyawa non polar seperti gas-gas N2, H2, He, O2, tidak memiliki dipol. Keberadaan elektron dalam lintasan tidak dapat ditentukan secara pasti, yang dapat diketahui hanya peluang untuk menemukan elektron pada waktu dan tempat tertentu. Hal ini disebabkan elektron dalam atom/molekul dapat berpindah-pindah tempat. Perubahan tempat tersebut menyebabkan senyawa nonpolar (tidak memiliki dipol) menjadi polar (memiliki dipol) sehingga terbentuk dipol sesaat. Inti atom yang bermuatn positif dari molekul non polar menginduksi awan elektrondari molekul lain. Akibatnya kedua molekul membentuk dipol sesaat, lalu terjadi gaya Van der Waals berupa gaya tarik menarik antar dipol sesaat yang disebut gaya London.
3.      Sifat Fisik Senyawa
Semakin kuat ikatan antarmolekul, titik didih semakin tinggi karena energi yang dibutuhkan untuk memutuskan ikatan semakin besar. Begitu juga untuk senyawa nonpolar, titik didih senyawa nonpolar dipengaruhi oleh kekuatan gaya Van der Waals, dalam hal ini gaya London. Kekuatan gaya London dipengaruhi oleh dua faktor, yaitu: jumlah awan elektron dan bentuk molekul.
D.     BENTUK MOLEKUL DAN HIBRIDISASI
1.   Teori Domain Elektron
Struktur ruang suatu molekul dapat diramalkan berdasarkan adanya PEI dan PEB pada kulit terluar dari atom pusat dalam molekul tersebut. Pasangan elektron yang terdapat pada kulit terluar dari suatu atom pusat memiliki muatan sejenis sehingga akan terjadi gaya tolak menolak. Pasangan-pasangan elektron ini akan meminimumkan gaya tolak menolak tersebut dengan membentuk suatu susunan tertentu. Teori ini dikenal sebagai Teori Tolakan Pasangan Elektron Kulit Valensi atau Teori VSEPR (Valence Shell Elektron Pair Repulsion). Menurut teori VSEPR, gaya tolak menolak terbesar akan terjadi diantara PEB dan gaya tolak menolak terkecil akan terjadi diantara PEI. Jadi, urutan kekuatan tolak menolak antar pasangan elektron tersebut adalah sebagai berikut:
               PEB – PEB >  PEB – PEI > PEI – PEI
Pada kulit terluar senyawa kovalen poliatom terdapat pasangan-pasangan elektron yang terdiri atas:
a.      Pasangan-pasangan elektron ikatan (PEI)
b.      Pasangan-pasangan elektron bebas (PEB)

                                         
Teori VSEPR ini dikembangkan lebih lanjut menjadi teori domain elektron. Domain elektron berarti daerah keberadaan elektron. Jumlah domain elektron ditentukan sebagai berikut:
a.      Setiap elektron ikatan, baik ikatan tunggal, rangkap dua, atau rangkap tiga berarti satu domain.
b.      Setiap pasangan elektron bebas berarti satu domain.
Beberapa prinsip dasar dari teori domain elektron, yaitu:
a.      Antardomain elektron pada kulit luar atom pusat saling tolak menolak sehingga domain elektron akan mengatur diri sedemikian rupa sehingga tolak menolak diantaranya menjadi minimum.
b.      Menurut teori domain elektron, urutan kekuatan tolak menolak antardomain elektron bebas (DEB) dan domain elektron ikatan (DEI) adalah: DEB – DEB >  DEB – DEI > DEI – DEI
Teori domain elektron dapat digunakan untuk meramalkan bentuk molekul.
2.      Teori Hibridisasi
Hibridisasi adalah penyetaran tingkat energi melalui penggabungan antar orbital senyawa kovalen atau kovalen koordinasi. Bentk molekul suatu senyawa dipengaruhi oleh bentuk orbital hibridanya. Hal ini terjadi akibat adanya komposisi dan jumlah pasangan elektron terikat (PEI) dan pasangan elektron bebas (PEB).

0 komentar:

Posting Komentar