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.
- Kaidah Oktet
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.
- 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
- 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