Ikatan dan Isomeri

Ikatan dan Isomeri
Prof. Dr. Jumina
Robby Noor Cahyono, S.Si., M.Sc.
Susunan Elektron dalam Atom
Prof. Dr. Jumina & Robby Noor Cahyono, S.Si., M.Sc.
Jurusan Kimia FMIPA Universitas Gadjah Mada
y
Mulai dikenalkan oleh Rutherford:
“Atom terdiri atas inti yg kecil & padat dan
dikelilingi oleh elektron-elektron”
proton = (+) / positif
inti
atom
netron = netral
elektron = (-) / negatif
nomor atom = jumlah elektron = jumlah proton
berat atom = berat proton + netron
Kelemahan : tidak dapat menerangkan mengapa
elektron tidak jatuh ke inti
2
y
Disempurnakan oleh Bohr :
Prof. Dr. Jumina & Robby Noor Cahyono, S.Si., M.Sc.
Jurusan Kimia FMIPA Universitas Gadjah Mada
Dalam atom, e- bergerak pada lintasan-lintasan
tertentu yg memiliki tingkat energi tertentu
n =1
n =2
n =3
n = nomor kulit
Jumlah e- maksimum tiap kulit = 2n2
n = 1 ; Σ e- maks = 2 ⋅ 12 = 2
n = 2 ; Σ e- maks = 2 ⋅ 22 = 8
∴Susunan e- dalam atom menjadi lebih jelas
misalnya : 8O Σ e- = 8
[kulit dalam] ←n = 1 terisi oleh 2e- → elektron dalam
[kulit dalam] ←n = 2 terisi oleh 6e- → elektron valensi
Catatan : belum dapat diterapkan untuk penulisan rumus kimia
3
Prof. Dr. Jumina & Robby Noor Cahyono, S.Si., M.Sc.
Jurusan Kimia FMIPA Universitas Gadjah Mada
y
Lewis
◦ Memodifikasi teori atom Bohr
◦ Mengemukakan konsep BULIR &HURUF
yg melambangkan inti dan e- di kulit
dalam
◦ e- valensi ditulis dg titik disekeliling BULIR
Contoh model atom Lewis
6C
7N
8O
10Ne
Kulit 1
2e-
2e-
2e-
2e-
Kulit 2
4e-
5e-
6e-
8e-
C
N
O
Ne
4
Ikatan Kimia
Dasar : atom cenderung membentuk
konfigurasi yg stabil (mantap) Æ
seperti gas mulia
y Jenis : dikenal 2 tipe utama :
Prof. Dr. Jumina & Robby Noor Cahyono, S.Si., M.Sc.
Jurusan Kimia FMIPA Universitas Gadjah Mada
y
◦ Ikatan ionik
◦ Ikatan kovalen
5
Ikatan ionik (ion)
y
Prof. Dr. Jumina & Robby Noor Cahyono, S.Si., M.Sc.
Jurusan Kimia FMIPA Universitas Gadjah Mada
y
Tejadi melalui pemindahan satu atau lebih e- dari
satu atom ke atom lain
Contoh : NaCl
11Na
17Cl
Kulit 1
2e-
2e-
Kulit 2
8e-
8e-
Kulit 3
1e-
7e-
Na
Cl
+ 1 e-
[Elektron valensi]
Na+ + 1 eCl
+
y
y
Na + Cl
Na+ + ClAtom yg mudah melepas e- Æ atom elektropositif
Atom yg mudah menangkap e- Æ atom elektronegatif
6
Ikatan kovalen
Terjadi melalui penggunaan bersama satu atau lebih
pasangan ey Terbentuk antara atom-atom yang memiliki
elektronegativitas sama atau sedikit berbeda
Contoh :
+ H
H H
H
Prof. Dr. Jumina & Robby Noor Cahyono, S.Si., M.Sc.
Jurusan Kimia FMIPA Universitas Gadjah Mada
y
y
Cl
+ Cl
Cl Cl
H
+ Cl
H Cl
Pasangan
elektron
Ikatan kovalen dan konvigurasi e- stabil merupakan
dasar hukum OKTET :
“Molekul akan stabil jika atom-atomnya dikelilingi oleh
8e- (seperti Ne & Ar) atau 2e- (seperti He)”
7
Karbon dan ikatan kovalen
Prof. Dr. Jumina & Robby Noor Cahyono, S.Si., M.Sc.
Jurusan Kimia FMIPA Universitas Gadjah Mada
C : - memiliki 4 e- valensi
- bersifat “pertengahan”
Æ cenderung membentuk ik. kovalen
Tinjau : CH4 & CCl4
C
Cl
Cl C Cl
Cl
H
HCH
H
Dapat ditulis :
(a)
C2H6 :
CH3CH3
H
(b)
Cl
•Memenuhi hukum oktet
•Merupakan molekul stabil
a, b, c Æ merupakan
contoh ikatan kovalen
tunggal
(c)
8
Prof. Dr. Jumina & Robby Noor Cahyono, S.Si., M.Sc.
Jurusan Kimia FMIPA Universitas Gadjah Mada
Tinjau :
•Atom C dikelilingi oleh 7e•Tdk memenuhi hukum oktet
• tidak stabil
y
y
Radikal : molekul yg mempunyai atom dg
elektron bebas (≠ pasangan elektron bebas)
Katenasi : kemampuan atom C untuk
membentuk rantai dengan atom C lain [sifat
khusus]
9
Ikatan kovalen polar
y
y
Prof. Dr. Jumina & Robby Noor Cahyono, S.Si., M.Sc.
Jurusan Kimia FMIPA Universitas Gadjah Mada
y
y
Senyawa polar Æ konstanta dielektrik tinggi
Senyawa non polar Æ konstanta dielektrik rendah
Berdasar pengukuran : HCl Æ polar
H2 Æ non polar
Tinjauan berdasar hukum oktet :
- nonpolar
- polar
[Cl lebih elektronegatif drpd H]
Pergeseran pasangan e- disebut polarisasi ikatan
δ+
δ-
∴ Ik. Kovalen polar terjadi antara 2 atom yg
berbeda elektronegativitasnya
10
Ikatan kovalen ganda
y
Prof. Dr. Jumina & Robby Noor Cahyono, S.Si., M.Sc.
Jurusan Kimia FMIPA Universitas Gadjah Mada
y
Melibatkan lebih dari satu pasang eTinjau CO2 ;
C = 4e- valensi
16 e- valensi
O = 2 x 6e- valensi
Ikatan rangkap 2
y
HCN ;
H = 1e- val
C = 4e- val
N = 5e- val
Ikatan ganda 3
11
Valensi
Kemampuan suatu atom untuk mengikat atom lain [H]
y C bervalensi 4, karena mampu mengikat 4 atom H
y O bervalensi 2, karena mampu mengikat 2 atom H
Prof. Dr. Jumina & Robby Noor Cahyono, S.Si., M.Sc.
Jurusan Kimia FMIPA Universitas Gadjah Mada
y
≡ Model atom
KEKULE
(atas dasar valensi)
Kemampuan
mengikat suatu atom
y
Lewis : -kemampuan mengikat suatu atom tergantung
pd jumlah elektron bebas yg dimiliki oleh atom tsb.
mis: atom C Æ 4e- val Æ bervalensi 4
atom O Æ 6e- val Æ bervalensi 2
Model :
12
ISOMERI
Prof. Dr. Jumina & Robby Noor Cahyono, S.Si., M.Sc.
Jurusan Kimia FMIPA Universitas Gadjah Mada
y
y
y
Senyawa-senyawa dg rumus molekul
sama, tetapi rumus strukturnya berbeda
Isomer-isomer umumnya mempunyai sifat
fisika dan kimia berbeda
Contoh : C2H6O
t.d. = 76 °C
bereaksi dg logam Na
t.d. = -24 °C
tdk bereaksi dg logam Na
13
Penulisan Rumus Struktur
y
Prof. Dr. Jumina & Robby Noor Cahyono, S.Si., M.Sc.
Jurusan Kimia FMIPA Universitas Gadjah Mada
y
y
y
Mulai dg menulis rantai karbon
Dilengkapi dg H
C bervalensi 4, sedang H bervalensi 1
Contoh C5H12
disingkat
14
Prof. Dr. Jumina & Robby Noor Cahyono, S.Si., M.Sc.
Jurusan Kimia FMIPA Universitas Gadjah Mada
3
2
3
y
2
2
2
2
2
3
3
2
3
3
3
3
3
3
3
Bentuk singkatan struktur yang lain
15
Muatan Formal
Prof. Dr. Jumina & Robby Noor Cahyono, S.Si., M.Sc.
Jurusan Kimia FMIPA Universitas Gadjah Mada
Tinjau :
y
Untuk mengetahui bahwa ion ammonium
bermuatan (+) dan atom mana yg
mengemban muatan (+) tsb. Maka
dikemukakan konsep Muatan Formal (MF)
Σ elektron valensi
elektron
setengah jumlah
MF = atom netral
- bebas + elektron ikatan
16
Prof. Dr. Jumina & Robby Noor Cahyono, S.Si., M.Sc.
Jurusan Kimia FMIPA Universitas Gadjah Mada
MF N = 5 – (0 + ½ 8) = +1
y MF Ha = 1 – (0 + ½ 2) = 0
y
+
+1
∴ Ion ammonium bermuatan +1 dan N
merupakan pengemban muatan + tsb
17
Resonansi
Tinjau CO32- ; C = 4e- val
O = 3 x 6e- val = 18e- val
muatan -2
total = 24 e- val
Disusun berdasar hukum oktet
Prof. Dr. Jumina & Robby Noor Cahyono, S.Si., M.Sc.
Jurusan Kimia FMIPA Universitas Gadjah Mada
y
-2
y
y
-2
+
-2
Konsekuensi : Seharusnya ada 2 macam ikatan C–O dg
panjang ikaran berbeda ( C-O = 1,41 Å; C=O = 1,20 Å)
Fakta : Panjang ikatan C-O seragam (1,31 Å)
18
Dikemukakan konsep teori Resonansi:
y Struktur sesungguhnya dari ion CO32adalah mirip dengan struktur I, II, III.
y I, II, III disebut resonansi
Prof. Dr. Jumina & Robby Noor Cahyono, S.Si., M.Sc.
Jurusan Kimia FMIPA Universitas Gadjah Mada
y
19
Bilangan-bilangan Kuantum
Utama ; n menentukan tingkat energi
orbital
y Azimut ; ℓ menentukan bentuk orbital,
yaitu s, p atau d
y Magnetik ; m menentukan arah dan
jumlah orbital
y Spin ; s menentukan arah pergerakan
elektron
Prof. Dr. Jumina & Robby Noor Cahyono, S.Si., M.Sc.
Jurusan Kimia FMIPA Universitas Gadjah Mada
y
20
Prof. Dr. Jumina & Robby Noor Cahyono, S.Si., M.Sc.
Jurusan Kimia FMIPA Universitas Gadjah Mada
3d
3p
3s
2s
• Prinsip Aufbau
• Larangan Pauli
• Aturan Hund
2p
Susunan e- dlm
atom dpt
ditentukan
1s
21
Prof. Dr. Jumina & Robby Noor Cahyono, S.Si., M.Sc.
Jurusan Kimia FMIPA Universitas Gadjah Mada
22
Teori tumpang tindih (overlap)
& ikatan σ
Prof. Dr. Jumina & Robby Noor Cahyono, S.Si., M.Sc.
Jurusan Kimia FMIPA Universitas Gadjah Mada
H2
I
+
HA
II
III
HB
1s
1s
II : daerah overlap
(ikatan σ)
+
p
p
(ikatan σ)
Terbentuk dari overlap
Antar sumbu orbital
23
Prof. Dr. Jumina & Robby Noor Cahyono, S.Si., M.Sc.
Jurusan Kimia FMIPA Universitas Gadjah Mada
(ikatan π)
Terbentuk dari overlap
Pada sisi sumbu orbital
24
Prof. Dr. Jumina & Robby Noor Cahyono, S.Si., M.Sc.
Jurusan Kimia FMIPA Universitas Gadjah Mada
Orbital-orbital hibrida karbon
sp3
y
Atom C : 6 elektron
E
2p
2s
1s
25
y
C bervalensi 4 diterangkan :
Prof. Dr. Jumina & Robby Noor Cahyono, S.Si., M.Sc.
Jurusan Kimia FMIPA Universitas Gadjah Mada
E
2p
E
2p
2s
2s
Elektron Valensi
E
1 e- dari orbital 2s dipromosikan
sp3
2s
26
Prof. Dr. Jumina & Robby Noor Cahyono, S.Si., M.Sc.
Jurusan Kimia FMIPA Universitas Gadjah Mada
y
E tiap
edi orbital
sp3
1 E2s + 3 E2p
=
4
27