Ikatan Kimia (Chemical Bonding)

Mengapa atom atom memiliki kecenderungan untuk berikatan? Karena setiap atom ingin memiliki elektron terluar yang stabil seperti gas mulia. Hal ini disebabkan karena Unsur – unsur golongan gas mulia ( golongan VIII A) yaitu He (Helium), Ne (Neon), Ar (Argon), Kr (Kripton), Xe (Xenon), dan Rn (Radon) bersifat stabil sehingga disebut mulia. Karena sifat stabilnya, unsur-unsur Gas Mulia ini dapat berdiri sendiri, ditemukan di alam dalam bentuk monoatomik dan jarang sekali ditemukan dalam bentuk senyawa. Unsur unsur gas mulia hampir tidak membentuk ikatan dengan atom lain dan karena tidak reaktifnya maka sering disebut juga sebagai gas inert. Pertanyaannya adalah mengapa bisa terjadi hal demikian pada unsur golongan gas mulia?

Pada Tahun 1916 G.N. Lewis dan W. Kossel menjelaskan hubungan kestabilan gas mulia dengan konfigurasi elektron. unsur-unsur gas mulia mempunyai 8 elektron valensi (setiap orbital elektronnya terisi penuh/berpasangan) sehingga gas mulia bersifat stabil. Kecuali He; mempunyai 2 elektron valensi.

 ₂He⁴      :  2 

₁₀Ne²⁰   :  2  8

                ₁₈Ar⁴⁰   :  2  8  8

                ₃₆Kr⁸⁴   :  2  8  18  8

                ₅₄Xe¹³¹  :  2  8  18  18  8

                ₈₆Rn⁽²²²⁾:  2  8   18  32  18  8

Unsur – unsur lain cenderung mengikuti gas mulia untuk mencapai kestabilan. Atom-atom lain agar stabil berusaha memiliki konfigurasi elektron seperti gas mulia. Kecenderungan ini bisa terjadi dengan membentuk ikatan kimia antar atom yang satu dengan atom lainnya. Apabila suatu atom mencapai kestabilan dengan 2 elektron valensi menyerupai unsur He maka disebut sebagai kaidah duplet. Sedangkan suatu atom yang mencapai kestabilan dengan 8 elektron valensi maka disebut sebagai kaidah Oktet.

Ikatan Ion

Ikatan ini terjadi ketika ada perbedaan tendensi yang sangat besar dari atom untuk melepas atau menangkap elektron. Atom-atom yang melepas elektron menjadi ion positif (kation) sedang atom-atom yang menerima elektron menjadi ion negatif (anion). Perbedaan yang sangat mencolok terjadi antara logam alkali yang reaktif (golongan IA) dan non logam, golongan halogen (golongan VII A). Atom logam dengan harga ionisasi yang rendah mudah melepaskan elektron valensinya, sementara atom non logam dengan afinitas elektron yang besar (elektronegatif) dengan mudah menangkap elektron

Keadaan ini menyebabkan terjadinya transfer elektron antara logam dan non logam membentuk ion menyerupai konfigurasi gas mulia.

 Misalnya, pada Ikatan NaCl, atom Na yang tidak stabil melepaskan satu elektron valensinya menjadi ion Na⁺ dengan menyerupai konfigurasi elektron seperti atom neon (₁₀Ne).

Na_(g)               Na⁺ _(g) + e-   EI = 496 Kj/mol  

₁₁ Na   : 2  8  1

₁₁ Na⁺ : 2  8  

Sementara atom Cl menerima tambahan satu elektron, sehingga menjadi ion Cl^- dengan konfigurasi elektron seperti konfigurasi elektron Argon (₁₈Ar).

Cl_(g)  + e-             Cl^-_(g)   AE = -349 kJ/mol

₁₇ Cl   : 2  8  7

₁₇ Cl^- : 2  8  8

 Ketika atom natrium melepaskan sebuah elektron valensinya sehingga terjadi ion natrium, Na+ dan elektron ini diterima oleh atom klor sehingga terjadi ion klorida, Cl-. ion klorida dan ion natrium saling tarik menarik dengan gaya elektrostatis sehingga terjadi ikatan ion yang menghasilkan senyawa ionik NaCl.

Sifat-sifat fisika senyawa ionik pada umumnya:

1. pada suhu kamar berwujud padat

2. struktur kristalnya keras tapi rapuh

3. mempunyai titik didih dan titik leleh tinggi

4. larut dalam pelarut air tetapi tidak larut dalam pelarut organik

5. tidak menghantarkan listrik pada fase padat, tetapi pada fase cair (lelehan) dan larutannya menghantarkan listrik

Ikatan Kovalen

Ikatan kovalen adalah ikatan yang terbentuk karena pemakaian bersama dua elektron oleh dua atom. Pertanyaannya adalah kenapa dua atom saling berbagi elektron ? Pasalnya tidak seperti ikatan ionik, dalam ikatan kovalen hanya terjadi perbedaan kecil pada tendensi untuk melepas atau menangkap elektron sehingga terjadi sharing elektron. ikatan ini umum terjadi antar atom non logam. Tiap-tiap atom non logam mempertahakan elektron masing masing dan mencoba menarik elektron atom lain. Gaya tarik masing-masing atom terhadap elektron valensi lawannya membuat kedua atom berikatan. Ikatan kovalen terjadi karena pemakaian bersama pasangan elektron (Sharing electron pair) oleh atom-atom yang berikatan. Pasangan elektron yang dipakai bersama disebut pasangan elektron ikatan (PEI) dan pasangan elektron valensi yang tidak terlibat dalam pembentukan ikatan kovalen disebut pasangan elektron bebas (PEB). Pasangan elektron sharing (dipakai bersama) dianggap elektron yang terlokalisasi diantara kedua atom sehingga menjadi milik bersama.

Atom-atom yang sama atau hampir sama keelektronegatifannya cenderung membentuk ikatan kovalen dengan menggunakan pasangan elektron bersama. Hampir semua senyawa kovalen terbentuk dari atom-atom non-logam seperti H₂, Cl₂, O₂, NH₃, CH₄, CO₂ dan lain sebagainya. Dua atau lebih atom nonlogam saling menyumbangkan elektron sehingga tersedia satu atau lebih pasangan elektron yang dijadikan milik bersama. Sebagai contoh Atom hidrogen memiliki sebuah elektron pada kulit pertamanya, agar konfigurasi elektronnya penuh seperti gas mulia helium (₂He) maka hidrogen memerlukan satu elektron lagi. Gas hidrogen yang merupakan molekul H2 terdiri dari dua atom hidrogen yang saling menyumbangkan elektronnya sehingga masing-masing atom hidrogen memiliki konfigurasi elektron yang stabil.

 

Contoh lain adalah pada ikatan molekul H₂O. Atom oksigen yang mempunyai 6 elektron valensi membutuhkan 2 elektron lagi agar seperti gas mulia. Kedua elektron itu diperoleh dari dua atom hidrogen. Jadi atom oksigen dapat membentuk dua ikatan kovalen dalam molekul H₂O.

₈O : 2 6

₁H : 1

 

Ikatan Kovalen itu bermacam-macam jenisnya, apabila dilihat dari pasangan elektron ikatannya, ikatan kovalen dibagi menjadi ikatan kovalen tunggal, Ikatan kovalen rangkap (double bond ) dan ikatan rangkap tiga (triple bond). Pada ikatan kovalen tunggal mengandung dua elektron (contoh pada molekul H₂), ikatan kovalen rangkap dua mengandung empat elektron seperti Pada molekul oksigen, O2 terdapat dua buah ikatan (double bond) Kedua atom oksigen masing masing memiliki 8 elektron valensi. Sedangkan dalam ikatan rangkap tiga terdapat enam elektron. Contohnya seperti pada molekul nitrogen, N2 setiap atomnya menyumbangkan 3 elektron untuk digunakan bersama sama sehingga setiap atom N memiliki elektron valensi 8.

Sementara apabila ditinjau dari kepolaran ikatan, maka ikatan kovalen dibedakan menjadi ikatan kovalen polar dan Non Polar.

Ikatan kovalen polar adalah ikatan kovalen dengan pasangan elektron ikatannya cenderung tertarik ke salah satu atom yang berikatan.Kepolaran suatu ikatan kovalen ditentukan oleh keelektronegatifan suatu unsur. Senyawa kovalen polar biasanya terjadi antara atom-atom unsur yang beda keelektronegatifannya besar dan mempunyai bentuk molekul yang tidak simetris, serta memiliki harga momen dipol yang lebih besar dari nol. Harga momen dipol merupakan hasil kali beda keelektronegatifan dengan jarak ikatan.

Contoh, pada molekul hydrogen fluorida HF. Atom H cenderung tertarik kearah atom F karena atom F lebih elektronegatif. Perbandingan kelektronegatifan H:F adalah 2.1 : 4.0 sehingga menyebabkan bentuk molekul menjadi tidak simetris atau terjadi polarisasi (membentuk kutub positif dan negatif).

 

Sementara pada Ikatan kovalen nonpolar yaitu ikatan kovalen yang pasangan elektron ikatannya tertarik sama kuat ke arah atom-atom yang berikatan. Senyawa kovalen nonpolar terbentuk antara atom-atom unsur yang mempunyai beda keelektronegatifan nol atau mempunyai momen dipol = 0 (nol) atau mempunyai bentuk molekul simetri. Contohnya seperti pada molekul H₂.

Tidak semua ikatan kovalen yang terjadi, elektron-elektronnya diperoleh dari sumbangan atom-atom yang membentuk ikatan. Beberapa molekul ada yang pasangan elektronnya berasal dari salah satu atom saja, sedang atom lainnya menggunakan pasangan elektron

itu untuk berikatan. Hal ini terjadi seperti pada Molekul NH3 yang mempunyai satu pasang elektron yang belum digunakan bersama, sedang ion H⁺ dapat menerima satu pasang elektron untuk menjadi lebih stabil karena mempunyai konfigurasi elektron helium. Oleh karena itu pasangan elektron tersebut dapat digunakan bersama oleh molekul NH3 dan ion H⁺ sehingga terbentuk ion amonium, NH4⁺. Ikatan antara NH3 dengan ion H⁺ ini juga merupakan ikatan kovalen yang diberi nama ikatan kovalen koordinasi.

Contoh lain terjadi pada molekul SO₃ atom Sulfur, ₁₆S : 2 8 6 memiliki 6 elektron Valensi, 2 buah elektron digunakan untuk berikatan rangkap dengan 1 atom O dan 2 pasang elektron lagi disediakan untuk 2 buah atom O yang lain, karena atom O memiliki elektron valensi 6 dan memutuhkan 2 elektron, sehingga atom O dapat menerima sepasang elektron dari atom S. Dengan demikian terdapat 2 buah ikatan kovalen koordinasi dan keempat atom memiliki elektron valensi 8 yang stabil.

 

Ikatan Logam

Drude dan Lorentz mengemukakan model, bahwa logam sebagai suatu kristal terdiri dari ion-ion positif logam dalam bentuk bola-bola keras dan sejumlah elektron yang bergerak bebas dalam ruang antara. Elektron-elektron valensi logam tidak terikat erat (karena energi ionisasinya rendah), sehingga elektron relatif lebih bebas bergerak. Hal ini dapat dimengerti mengapa logam bersifat sebagai penghantar panas dan listrik yang baik, dan juga mengkilat. Suatu model logam dengan elektron-elektron membentuk suatu “lautan” muatan negatif dapat dilihat seperti gambar berikut :

Model lautan elektron ini sesuai dengan sifat-sifat logam, seperti: dapat ditempa menjadi lempengan tipis, ulet karena dapat direntang menjadi kawat, memiliki titik leleh dan kerapatan yang tinggi. Logam dapat dimampatkan dan direntangkan tanpa patah karena atom-atom dalam struktur kristal harus berkedudukan sedemikian rupa sehingga atom-atom yang bergeser akan tetap pada kedudukan yang sama. Hal ini disebabkan mobilitas lautan elektron di antara ion-ion positif meru-pakan penyangga.

Sebagai Contoh terjadinya ikatan logam besi Fe, Pada Tempat kedudukan elektron valensi dari suatu atom besi (Fe) dapat saling tumpang tindih dengan tempat kedudukan elektron valensi dari atom-atom Fe yang lain. Tumpang tindih antarelektron valensi ini memungkinkan elektron valensi dari setiap atom Fe bergerak bebas dalam ruang di antara ion-ion Fe+ membentuk lautan elektron. Karena muatannya berlawanan (Fe2+ dan 2 e–), maka terjadi gaya tarik-menarik antara ion-ion Fe+ dan elektron-elektron bebas ini. Akibatnya terbentuk ikatan ikatan logam Fe.