Bab V Ikatan Kimia

Bab V
Ikatan Kimia
Sebagian besar unsur yang ada di alam mempunyai
kecenderungan untuk berinteraksi (berikatan) dengan unsur lain. Hal
itu dilakukan karena unsur tersebut ingin mencapai kestabilan.
Cara menentukan jenis ikatan yang terjadi antar unsur antara
lain, dengan mengetahui sifat fisisnya, menentukan susunan
elektron di kulit terluarnya (elektron valensi), menyelidiki polaritas
tiap
unsur,
serta
menghubungkannya
dengan
sifat
keelektronegatifan melalui percobaan.
A. Kestabilan Unsur
Sebagian besar unsur di alam ingin mencapai suatu kestabilan.
Kestabilan diperoleh dengan cara bergabung dengan unsur lain, lalu
membentuk suatu molekul atau senyawa yang stabil. Kemampuan
bergabung tersebut terjadi karena gaya tarik-menarik antar unsur
(atom). Dengan demikian, setiap atom atau unsur dapat membentuk
senyawa yang khas dan berbeda, karena kekuatan daya tarikmenarik antar atom mempengaruhi sifat senyawa yang terbentuk.
Daya tarik-menarik antar atom yang menyebabkan suatu senyawa
kimia dapat bersatu disebut ikatan kimia.
Ikatan kimia ditemukan pertama kali oleh ilmuwan asal Amerika
Serikat bernama Gilbert Newton Lewis pada tahun 1916.
Konsep ikatan kimia yang dikemukakan sebagai berikut.
1. Gas mulia (He, Ne, Ar, Xe, dan Rn) sukar membentuk
senyawa karena gas mulia memiliki susunan elektron yang
stabil (tidak melepas dan menerima elektron di kulit
terluarnya), sehingga disebut inert.
2. Setiap atom ingin memiliki susunan elektron yang stabil
dengan cara melepaskan atau menangkap elektron.
3. Susunan elektron yang stabil dicapai dengan cara berikatan
antar atom lain.
B. Struktur Lewis
Antar unsur saling berinteraksi dengan menerima dan
melepaskan elektron di kulit terluarnya. Gambaran terjadinya
1
interaksi antar unsur diperkenalkan oleh Gilbert N. Lewis dengan
nama Struktur Lewis.
Struktur Lewis dilambangkan dengan memberikan sejumlah
titik yang mengelilingi atomnya ( biasanya dilambangkan dengan x
atau • ). Setiap titik mewakili satu elektron yang ada pada kulit
terluar atom tersebut.
Tabel 3. Struktur Lewis Unsur Golongan IA-VIIA
Berdasarkan Tabel diatas, kita bisa menemukan hubungan antara
golongan suatu unsur dengan Struktur Lewis, yaitu nomor golongan
sama dengan jumlah x atau • pada Struktur Lewis. Struktur Lewis
tersebut digunakan untuk mempermudah dalam menggambarkan
terbentuknya ikatan kimia antar unsur.
Contoh :
Tentukan susunan elektron valensi dan Struktur Lewis untuk unsurunsur berikut.
1. Hidrogen
3. Karbon
5. Aluminium
2. Oksigen
4. Neon
C. Ikatan Ion
Ikatan ion terbentuk akibat adanya serah-terima elektron di
antara atom-atom yang berikatan sehingga konfigurasi elektron dari
atom-atom itu menyerupai konfigurasi elektron gas mulia.
Atom-atom yang menyerahkan elektron valensinya kepada
atom pasangannya yang bermuatan positif disebut kation. Adapun
atom-atom yang menerima elektron yang bermuatan negatif disebut
anion.
Sifat elektropositif pada unsur logam dan sifat elektronegatif
pada unsur non-logam menimbulkan perbedaan keelektronegatifan
antara keduanya. Perbedaan keelektronegatifan inilah yang
menyebabkan terjadinya serah terima elektron. Unsur non-logam
dengan sifatnya yang elektronegatif mampu menarik elektron dari
2
unsur logam. Antar ion yang berlawanan tersebut terjadi gaya tarikmenarik (gaya elektrostatik) dan membentuk ikatan yang disebut
ikatan ion.
Kecenderungan unsur menerima atau melepaskan elektron
valensinya bergantung pada besarnya energi yang dilepaskan atau
diperlukan. Unsur yang memiliki energi ionisasi kecil akan
melepaskan elektron, sedangkan unsur yang memiliki energi ionisasi
besar akan menerima elektron.
Berdasarkan harga energi ionisasi dari kiri ke kanan pada
sistem periodik, maka unsur yang memiliki energi ionisasi kecil
adalah bagian kiri dan bawah. Akibatnya, unsur golongan IA dan IIA
cenderung melepaskan elektron, sedangkan golongan VIA dan VIIA
cenderung menerima elektron untuk mencapai kestabilan unsur gas
mulia. Sementara itu, unsur golongan IIIA, IVA, dan VA sebagian
bersifat melepas dan sebagian menerima elektron.
Sebagai suatu contoh terbentuknya ikatan ion, perhatikan
ikatan ion pada senyawa NaCl berikut.
11Na = 2 8 1
17Cl = 2 8 7
Berdasarkan kaidah oktet, untuk mencapai kestabilannya, atom Na
harus melepaskan 1 elektron, sedangkan atom Cl membutuhkan 1
elektron. Dengan demikian, atom Na dan Cl dapat mencapai
kestabilannya dengan cara serah terima elektron. Atom Na
menyerahkan 1 elektron kepada atom Cl sehingga atom Cl
menerima 1 elektron dari atom Na.
Setelah terjadi perpindahan elektron, atom-atom tidak lagi bersifat
netral tetapi menjadi ion yang bermuatan. Atom Na melepaskan satu
elektron menjadi ion Na+, sedangkan klor menerima satu elektron
menjadi ion Cl–. Ion Na+ dan Cl– akan tarik-menarik dengan gaya
3
elektrostatik sehingga berikatan. Ikatan antara ion-ion tersebut
dinamakan ikatan ion dan terbentuklah senyawa NaCl.
D. Ikatan Kovalen
Di alam, banyak senyawa yang terbentuk dari unsur-unsur
bukan logam seperti gas oksigen (O2), nitrogen (N2), dan metana
(CH4). Atom-atom bukan logam dapat membentuk ikatan dengan
atom-atom bukan logam melalui penggunaan bersama pasangan
elektron valensinya. Atom-atom bukan logam umumnya berada
pada golongan VA – VIIA, artinya atom-atom tersebut memiliki
elektron valensi sebanyak (5 – 7).
Untuk mencapai konfigurasi elektron seperti gas mulia, atomatom cenderung mengadakan saling menyumbang, setiap atom
menyumbang elektron valensi untuk digunakan bersama. Ikatan
yang terbentuk melalui penggunaan bersama pasangan elektron
valensi dinamakan ikatan kovalen.
1. Ikatan Kovalen Tunggal
Ikatan kovalen tunggal adalah ikatan yang terbentuk dari
penggunaan bersama sepasang elektron (setiap atom memberikan
satu elektron untuk digunakan bersama).
Contoh:
Atom H dapat berikatan kovalen dengan Cl membentuk HCl.
Perhatikan konfigurasi elektron atom H dan Cl berikut.
dan
1H = 1
17Cl = 2 8 7
Agar elektron valensi atom H mirip dengan atom He (2) maka
diperlukan satu elektron. Demikian pula atom Cl, agar mirip dengan
konfigurasi elektron atom Ar (2 8 8), diperlukan satu elektron. Oleh
karena kedua atom tersebut masing-masing memerlukan satu
elektron maka cara yang paling mungkin adalah setiap atom
memberikan satu elektron valensi untuk membentuk sepasang
elektron ikatan.
4
Perhatikan Gambar berikut.
Contoh Soal :
Tuliskan pembentukan ikatan kovalen tunggal antara atom C dan H
dalam molekul CH4.
Jawab
Konfigurasi elektron atom 1H = 1.
Konfigurasi elektron atom 6C = 2 4.
Atom C akan stabil jika mengikat empat elektron membentuk
konfigurasi mirip dengan atom Ne ( 2 8 ). Empat elektron ini dapat
diperoleh dengan cara menyumbangkan empat atom H. Jadi, setiap
atom H memberikan 1 elektron valensinya.
Proses pembentukan ikatan antara atom C dan H dapat
dijelaskan sebagai berikut:
Pada CH4, setiap atom H memiliki 2 elektron valensi (seperti
He) dan atom C memiliki 8 elektron valensi (seperti Ne). Dalam
molekul CH4 terdapat 4 pasang elektron ikatan atau 4 ikatan kovalen
tunggal.
Sepasang elektron ikatan dapat dinyatakan dengan satu garis.
Misalnya, pada molekul HCl, sepasang elektron ikatan dapat
dituliskan dalam bentuk H – Cl. Pada molekul CH4, keempat pasang
5
elektron ikatan dapat dituliskan dalam bentuk seperti ditunjukkan
pada Gambar berikut.
2. Ikatan Kovalen Rangkap
Dalam ikatan kovalen, selain ikatan kovalen tunggal juga
terdapat ikatan kovalen rangkap dua dan rangkap tiga.
 Ikatan kovalen rangkap dua terbentuk dari dua elektron
valensi yang disahamkan oleh setiap atom, misalnya
pada molekul CO2.
 Ikatan kovalen rangkap tiga terbentuk dari tiga elektron
valensi yang disahamkan oleh setiap atom, misalnya
dalam molekul N2.
Contoh pembentukan ikatan kovalen rangkap dua dalam
molekul CO2 :
Konfigurasi elektron atom 6C = 2 4.
Untuk membentuk konfigurasi Ne (2 8), diperlukan 4 elektron
tambahan. Ke-4 elektron ini diperoleh dari atom O. Setiap atom O
menyumbang 2 elektron valensi sehingga membentuk dua buah
ikatan kovalen rangkap dua.
Contoh pembentukan ikatan kovalen rangkap tiga pada
molekul N2 berikut ini.
Konfigurasi elektron 7N : 2 5
Susunan elektron N :
6
Pembentukan N2
Struktur Lewis molekul N2 :
atau
Molekul N2 mempunyai tiga ikatan kovalen yang dihasilkan dari
penggunaan bersama tiga pasang elektron. Ikatan kovalen pada
molekul N2 disebut ikatan kovalen rangkap tiga.
3. Senyawa Kovalen Polar
Senyawa kovalen dikatakan polar jika senyawa tersebut
memiliki perbedaan keelektronegatifan. Dengan demikian, pada
senyawa yang berikatan kovalen terjadi pengutuban muatan. Ikatan
kovalen tersebut dinamakan ikatan kovalen polar.
Kepolaran molekul berkaitan dengan kemampuan suatu atom
dalam molekul untuk menarik pasangan elektron ikatan ke arahnya.
Kemampuan tersebut dinyatakan dengan skala keelektronegatifan.
Selisih nilai keelektronegatifan dua buah atom yang berikatan
kovalen memberikan informasi tentang ukuran kepolaran dari ikatan
yang dibentuknya. Jika selisih keelektronegatifan nol atau sangat
kecil, ikatan yang terbentuk cenderung kovalen murni. Jika
selisihnya besar, ikatan yang terbentuk polar. Jika selisihnya sangat
besar, berpeluang membentuk ikatan ion. Selisih keelektronegatifan
antara atom H dan H (dalam molekul H2); atom H dan Cl (dalam
HCl); dan atom Na dan Cl (dalam NaCl) berturut-turut adalah 0; 0,9;
dan 2,1.
Contoh soal :
Manakah di antara senyawa berikut yang memiliki kepolaran tinggi?
a. CO
b. NO
c. HCl
7
Jawab
Keelektronegatifan setiap atom adalah :
C = 2,5;
O = 3,5;
N = 3,0;
Cl = 3,0;
H = 2,1
Pada molekul CO,
selisih keelektronegatifannya adalah 3,5 – 2,5 = 1,0.
Pada molekul NO,
selisih keelektronegatifannya adalah 3,5 – 3,0 = 0,5.
Pada molekul HCl,
selisih keelektronegatifannya adalah 3,0 – 2,1 = 0,9.
Jadi, kepolaran molekul dapat diurutkan sebagai berikut:
CO > HCl > NO.
4. Ikatan Kovalen Koordinasi
Senyawa kovalen yang memiliki sepasang elektron untuk
digunakan bersama yang berasal hanya dari salah satu atom
dinamakan ikatan kovalen koordinasi. Contoh senyawa yang
memiliki ikatan kovalen koordinasi adalah HNO3, NH4Cl, SO3, dan
H2SO4.
Misalnya ion amonium (NH4+ ). Ion ini dibentuk dari amonia
(NH3) dan ion hidrogen(H+) melalui ikatan kovalen koordinasi,
seperti yang ditunjukkan berikut ini.
Pada ion amonium, sepasang elektron yang digunakan bersama
antara atom nitrogen dan ion H+ berasal dari atom nitrogen. Jadi,
dalam ion amonium terdapat ikatan kovalen koordinasi.
Jika ikatan kovalen dinyatakan dengan garis ( — ) maka ikatan
kovalen koordinasi dinyatakan dengan anak panah ( → ). Arah anak
panah yaitu dari atom yang menyediakan pasangan elektron menuju
atom yang menggunakan pasangan elektron tersebut. Perhatikan
reaksi berikut.
8
NH3 + BF3
→
NH3BF3
Contoh Soal :
Pada struktur senyawa SO3, manakah yang merupakan ikatan
kovalen koordinasi?
Jawab
Pada senyawa SO3, atom S mengikat 3 atom O.
Konfigurasi elektron 16S : 2 8 6
Konfigurasi elektron 8O : 2 6
Untuk mencapai konfigurasi oktet, atom S kekurangan 2 elektron,
demikian pula atom O. Salah satu atom O menyumbang 2 elektron
dengan atom S membentuk ikatan rangkap dua. Oleh karena S dan
O sudah mencapai oktet maka kedua atom O yang lain
menggunakan pasangan elektron dari atom S untuk berikatan
membentuk ikatan kovalen koordinasi.
E. Ikatan Logam
Ikatan logam merupakan ikatan kimia antara atom logam
dengan atom logam. Dalam suatu logam terdapat atom-atom
sesamanya yang berikatan satu sama lain sehingga suatu logam
akan bersifat kuat, keras, dan dapat ditempa.
Unsur-unsur logam pada umumnya merupakan zat padat pada suhu
kamar dan kebanyakan logam adalah penghantar listrik yang baik.
Anda dapat menguji sifat logam suatu benda dengan cara
mengalirkan arus listrik kepada benda tersebut.
9