IKATAN KIMIA(KIMIA X)

katan kimia pada prinsipnya berasal dari interaksi antar elektron-elektron yang ada pada orbit luar, atau orbit yang terisi sebagian atau orbit bebas dalam atom lainya.

1. Interaksi atom-atom logam (ikatan metalik/ikatan logam).

Dalam interaksi antar atom logam, ikatan kimia dibentuk oleh gaya tarik menarik-menarik elektron oleh inti (nucleus) yang berbeda. Asalnya elektron milik satu atom yang ditarik oleh inti atom tetangganya yang bermuatan +, dan elektron ini disharing dg gaya tarik yang sama oleh inti lain yang mengitarinya. Akibat jumlah elektron valensi yang rendah dan terdapat jumlah ruang kososng yang besar, maka e^- memiliki banyak tempat untuk berpindah. Keadaan demikian menyebabkan e^- dapat berpindah secara bebas antar kation-kation tersebut. Elektron ini disebut “delocalized electron” dan ikatannya juga disebut “delocalized bonding”.

Elektron bebas dalam orbit ini bertindak sebagai perekat atau lem. Kation yang tinggal berdekatan satu sama lain saling tarik menarik dengan elektron sebagai semennya.

2. Ikatan kovalen

2.1. Ikatan dengan non logam

            Pada prinsipnya semua ikatan kimia berasal dari gaya tarik menarik inti (nucleus) yang bermuatan + terhadap e yang bermuatan negatif, Gaya tarik menarik ini ditentukan oleh Hukum Coulomb.

                                        F =

               

                        F              : Gaya tarik menarik atau tolak menolak

                        Q1 dan Q2 : Muatan partikel 1 dan 2

                        r               : Jarak antara partikel 1 dan 2

                        k              : Konstante dielektrik

Bila Q1 dan Q2 bermuatan sama, maka keduanya akan tolak-menolak, sebaliknya bila Q1 dan Q2 bermuatan berlawanan akan terjadi tarik menarik.

Ikatan kovalen terbentuk, karena hampir semua unsur memiliki ruang kosong dan orbit luar berenergi rendah. Makin rendah energi suatu orbit, nakin tinggi stabilitas elektron yang ada di dalamnya. Semua unsur non-logam memiliki paling tidak 4 dari 8elektron yang mungkin berada pada orbit luar, kecuali: H, He, dan B.

        Perbedaan unsur non-logam dengan logam adalah tidak memiliki kelebihan ruang kosong yang berenergi rendah untuk penyebaran elektron yang akan disharing. Elektron yang dapat disharing dalam unsur non-logam tidak mengalami “delocalised” seperti pada ikatan metalik (ikatan logam). Jadi elektron ini tinggal terlokalisir dalam kedekatan antar 2 inti (ikatan kovalen).

Contoh: pembentukan H₂ dari 2 atom H. Pada molekul H₂ ada 3 gaya yang bekerja yaitu:

a). Gaya tolak-menolak antara 2 inti

b). Gaya tolak-menolak antara 2 elektron

c). Gaya tarik-menarik antara inti dari satu atom dengan elektron dari atom yang lainnya. Besarnya gaya c ini lebih besar dari jumlah gaya a dan b.

 

H

H

                       

Ikatan kovalen pada H₂, 2 elektron disharing oleh 2 atom dan orbit dari 2 elektron itu juga disharing oleh 2 atom.

Ikatan kovalen: gaya tarik-menarik bersih (net) yang terjadi ketika setiap atom memasok 1 elektron yang tidak berpasangan untuk dipasangkan dengan yang lain, dan ada satu ruang kosong untuk menerima elektron dari atom yang lain, sehingga 2 elektron ditarik oleh kedua inti atom tersebut.

2.2. Valensi atau kekuatan penggabungan

        Valensi suatu atom adalah jumlah ikatan kovalen yang dapat terbentuk. Contoh: valensi H = 1, He = 0, F = 1, O = 2, Li =1.

3. Ikatan non-logam dengan logam

        Pasangan elektron yang membentuk suatu ikatan antara atom logam dan non-logam terletak pada orbit yang overlap antara 2 atom tersebut. Karena atom non logam tidak mempunyai ruang kosong dengan energi rendah, maka elektron akan tersebar pada daerah orbit yang overlap.

        Atom dari unsur yang berbeda memiliki kemampuan yg berbeda dalam menarik pasangan elektron dalam suatu ikatan kovalen.

F, O, Cl    : kemampuan menariknya kuat

Na, K       : kemampuan menariknya lemah.

Elektro-negativitas: kemampuan relatif suatu unsur untuk memenuhi muatan listrik yang negatif.

2.4. Ikatan ionic (elektro-valent, hetero-polar)

        Ikatan ini berasal dari gaya tarik elektrostatik antara ion yang bermuatan berlawnan [Kation (+) dan anion (-)]. (Hukum Coulomb)

        Untuk sebagian besar unsur, proses pelepasan atau penambatan elektron adalah proses endotermik (membutuhkan energi). Ini berarti bahwa bentuk ion adalah kurang stabil dibandingkan atom yang tak bermuatan.

        Na           Na⁺  +  (-)  -  energi

        ½O₂ +  2 (-)             O^-2  -  energi

Senyawa yang memiliki derajat paling tinggi dalam ikatan ionik adalah yang terbentuk oleh reaksi antara unsur alkali dengan halogen.

Contoh:   Na  +  Cl          NaCl.

Keduanya memiliki perbedaan elektronegativitas yang besar, sehingga pasangan elektron yang membentuk ikatan lebih banyak tertarik oleh atom Cl.

Makin besar perbedaan elektro-negativitasnya makin besar pula karakter ioniknya. Namun ada kekecualian untuk F dan Cs, F memiliki elektro-negativitas paling kuat, sedang Cs memiliki elektro-negativitas paling lemah, sehingga ikatannya tidak sepenuhnya ionik. Bagaimanapun juga ikatan kovalen murni ada dalam molekul yang tersusun oleh molekul yang sama (H₂, Cl₂, C-C) atau molekul yang tersusun dari atom yg memiliki elektro-negativitas yang hampir sama, contoh: C-H.

      Dari bermacam-macam ikatan dapat disimpulkan sbb:

a). Senyawa dengan ikatan kovalen yang dominan, elektron dari ikatan berada pada atom yang membuat ikatan. Diantara molekul yang berbeda ada ikatan yang lemah yang disebut “gaya van der Waals”. Hal yang sama terjadi untuk senyawa dengan “ikatan kovalen koordinat”. Molekul yang berbeda membentuk satuan-satuan yang terpisah. Dalam molekul ini jarak antar atom dalam molekul lebih kecil dari jarak antara atom dan molekul didekatnya.

b). Senyawa dengan ikatan metalik dan ionik yang dominan, ikatan itu dibuat oleh elektron-elektron yang disharing. Dalam logam gaya tarik berasal dari “delocalised electron”, sedang dalam senyawa ionik berasal dari gaya tarik menarik antara ion positif dan negatif. Dalam senyawa ini, partikel-partikel bermuatan diposisikan pada jarak yg sama satu dengan yang lainnya, sehingga tidak ada kemungkinan untuk membedakan atau memisahkan molekul yang utuh (discrete). Dalam logam, setiap atom biasanya diposisikan pada jarak yang sama dari 6, 8 atau 12 atom yang lainnya yang menunjukkan bahwa ikatan dengan seluruh atom-atom yang berbeda ini memiliki kekuatan yang sama.

    Dalam bentuk padat, struktur ionik seperti NaCl, setiap Na⁺ dikelilingi oleh 6 Cl pada jarak yang sama, setiap Cl^- dikelilingi oleh 6 Na⁺ juga pada jarak yang sama, yang menunjukkan bahwa setiap Na⁺ ditarik oleh 6 Cl^- dg kekuatan yang sama, setiap Cl^- juga ditarik oleh 6 Na⁺ dg kekuatan yang sama. Bentuk pada ini hanya larut dalam pelarut polar (air) yang dapat memutus ikatan ionik dengan sifat polaritasnya dan membentuk ion hidrat (ion yang diseliputi dengan mantel air).

Jenis-jenis Ikatan Kimia

Ikatan kimia merupakan sebuah proses fisika yang bertanggungung jawab dalam gaya interaksi tarik menarik antara dua atom atau molekul yang menyebabkan suatu senyawa diatomik atau poliatomik menjadi stabil. Secara umum, ikatan kimia dapat digolongkan menjadi dua jenis, yaitu:

A. Ikatan antar atom:

1. Ikatan ion = heteropolar
Ikatan ionik adalah sebuah gaya elektrostatik yang mempersatukan ion-ion dalam suatu senyawa ionik. Ion-ion yang diikat oleh ikatan kimia ini terdiri dari ka2tion dan juga anion. Kation terbentuk dari unsur-unsur yang memiliki energi ionisasi rendah dan biasanya terdiri dari logam-logam alkali dan alkali tanah. Sementara itu, anion cenderung terbentuk dari unsur-unsur yang memiliki afinitas elektron tinggi, dalam hal ini unsur-unsur golongan halogen dan oksigen. Oleh karena itu, dapat dikatakan bahwa ikatan ion sangat dipengaruhi oleh besarnya beda keelektronegatifan dari atom-atom pembentuk senyawa tersebut. Semakin besar beda keelektronegatifannya, maka ikatan ionik yang dihasilkan akan semakin kuat. Ikatan ionik tergolong ikatan kuat, dalam hal ini memiliki energi ikatan yang kuat sebagai akibat dari perbedaan keelektronegatifan ion penyusunnya.
Pembentukan ikatan ionik dilakukan dengan cara transfer elektron. Dalam hal ini, kation terionisasi dan melepaskan sejumlah elektron hingga mencapai jumlah oktet yang disyaratkan dalam aturan Lewis. Selanjutnya elektron yang dilepaskan ini akan diterima oleh anion hingga mencapai jumlah oktet. Proses transfer elektron ini akan menghasilkan suatu ikatan ionik yang mempersatukan ion anion dan kation.
Sifat-Sifat ikatan ionik adalah:
        a. Bersifat polar sehingga larut dalam pelarut polar
        b. Memiliki titik leleh yang tinggi
        c. Baik larutan maupun lelehannya bersifat elektrolit
2. Ikatan kovalen = homopolar
Ikatan kovalen merupakan ikatan kimia yang terbentuk dari pemakaian elektron bersama oleh atom-atom pembentuk ikatan. Ikatan kovalen biasanya terbentuk dari unsur-unsur non logam. Dalam ikatan kovalen, setiap elektron dalam pasangan tertarik ke dalam nukleus kedua atom. Tarik menarik elektron inilah yang menyebabkan kedua atom terikat bersama.
Ikatan kovalen terjadi ketika masing-masing atom dalam ikatan tidak mampu memenuhi aturan oktet, dengan pemakaian elektron bersama dalam ikatan kovalen, masing-masing atom memenuhi jumlah oktetnya. Hal ini mendapat pengecualian untuk atom H yang menyesuaikan diri dengan konfigurasi atom dari He (2ē valensi) untuk mencapai tingkat kestabilannya. Selain itu, elektron-elektron yang tidak terlibat dalam ikatan kovalen disebut elektron bebas. Elektron bebas ini berpengaruh dalam menentukan bentuk dan geometri molekul.
Ada beberapa jenis ikatan kovalen yang semuanya bergantung pada jumlah pasangan elektron yang terlibat dalam ikatan kovalen. Ikatan tunggal merupakan ikatan kovalen yang terbentuk 1 pasangan elektron. Ikatan rangkap 2 merupakan ikatan kovalen yang terbentuk dari dua pasangan elektron, beitu juga dengan ikatan rangkap 3 yang terdiri dari 3 pasangan elektron. Ikatan rangkap memiliki panjang ikatan yang lebih pendek daripada ikatan tunggal. Selain itu terdapat juga bermacam-macam jenis ikatan kovalen lain seperti ikatan sigma, pi, delta, dan lain-lain.
Senyawa kovalen dapat dibagi mejadi senyawa kovalen polar dan non polar. Pada senyawa kovalen polar, atom-atom pembentuknya mempunyai gaya tarik yang tidak sama terhadap elektron pasangan persekutuannya. Hal ini terjadi karena beda keelektronegatifan antara atom-atom penyusunnya. Akibatnya terjadi pemisahan kutub positif dan negatif. Sementara itu pada senyawa kovalen non-polar titik muatan negatif elekton persekutuan berhimpit karena beda keelektronegatifan yang kecil atau tidak ada.

Gambar Ikatan Kovalen pada metana
3. Ikatan kovalen koordinasi = semipolar
Ikatan kovalen koordinat merupakan ikatan kimia yang terjadi apabila pasangan elektron bersama yang dipakai oleh kedua atom disumbangkan oleh sala satu atom saja. Sementara itu atom yang lain hanya berfungsi sebagai penerima elektron berpasangan saja.
Syarat-syarat terbentuknya ikatan kovalen koordinat:

1. Salah satu atom memiliki pasangan elektron bebas
2. Atom yang lainnya memiliki orbital kosong

Susunan ikatan kovalen koordinat sepintas mirip dengan ikatan ion, namun kedua ikatan ini berbeda oleh karena beda keelektronegatifan yang kecil pada ikatan kovalen koordinat sehingga menghasilkan ikatan yang cenderung mirip kovalen.
4. Ikatan Logam
Ikatan logam merupakan salah satu ciri khusus dari logam, pada ikatan logam ini elektron tidak hanya menjadi miliki satu atau dua atom saja, melainkan menjadi milik dari semua atom yang ada dalam ikatan logam tersebut. Elektron-elektron dapat terdelokalisasi sehingga dapat bergerak bebas dalam awan elektron yang mengelilingi atom-atom logam. Akibat dari elektron yang dapat bergerak bebas ini adalah sifat logam yang dapat menghantarkan listrik dengan mudah. Ikatan logam ini hanya ditemui pada ikatan yang seluruhnya terdiri dari atom unsur-unsur logam semata.

B. Ikatan antar molekul

1. Ikatan hidrogen
Ikatan hidrogen merupakan gaya tarik menarik antara atom H dengan atom lain yang mempunyai keelektronegatifan besar pada satu molekul dari senyawa yang sama. Ikatan hidrogen merupakan ikatan yang paling kuat dibandingkan dengan ikatan antar molekul lain, namun ikatan ini masih lebih lemah dibandingkan dengan ikatan kovalen maupun ikatan ion.
Ikatan hidrogen ini terjadi pada ikatan antara atom H dengan atom N, O, dan F yang memiliki pasangan elektron bebas. Hidrogen dari molekul lain akan bereaksi dengan pasangan elektron bebas ini membentuk suatu ikatan hidrogen dengan besar ikatan bervariasi. Kekuatan ikatan hidrogen ini dipengaruhi oleh beda keelektronegatifan dari atom-atom penyusunnya. Semakin besar perbedaannya semakin besar pula ikatan hidrogen yang dibentuknya.
Kekuatan ikatan hidrogen ini akan mempengaruhi titik didih dari senyawa tersebut. Semakin besar perbedaan keelektronegatifannya maka akan semakin besar titik didih dari senyawa tersebut. Namun, terdapat pengecualian untuk H₂O yang memiliki dua ikatan hidrogen tiap molekulnya. Akibatnya, titik didihnya paling besar dibanding senyawa dengan ikatan hidrogen lain, bahkan lebih tinggi dari HF yang memiliki beda keelektronegatifan terbesar.
2. Ikatan van der walls
Gaya Van Der Walls dahulu dipakai untuk menunjukan semua jenis gaya tarik menarik antar molekul. Namun kini merujuk pada gaya-gaya yang timbul dari polarisasi molekul menjadi dipol seketika. Ikatan ini merupakan jenis ikatan antar molekul yang terlemah, namun sering dijumpai diantara semua zat kimia terutama gas. Pada saat tertentu, molekul-molekul dapat berada dalam fase dipol seketika ketika salah satu muatan negatif berada di sisi tertentu. Dalam keadaa dipol ini, molekul dapat menarik atau menolak elektron lain dan menyebabkan atom lain menjadi dipol. Gaya tarik menarik yang muncul sesaat ini merupakan gaya Van der Walls.