MODEL-MODEL IKATAN KIMIA

Sifat Atom dan Ikatan Kimia

Suatu partikel baik berupa ion bermuatan, inti atom dan elektron diantara mereka, akan membentuk ikatan kimia karena akan menurunkan energi potensial antara partikel positif dan negatif

Dalam tataran atomik, kita membedakan adanya logam dan non logam berdasarkan beberapa sifat yang berhubungan dalam tabel periodik

Tabel Periodik: Logam dan Non Logam

3 Kombinasi Ikatan antara Logam dan Non Logam

Transfer Elektron dan Ikatan Ionik

1. Ikatan ini terjadi ketika ada perbedaan tendensi yang sangat besar dari atom untuk melepas atau menangkap elektron

2. Perbedaan terjadi antara logam yang reaktif (gol 1A) dan non logam (gol 7A dan 6A atas)

3. Atom logam (IE rendah) kehilangan satu atau dua elektron valensi, sementara atom non logam (EA sangat negatif) menangkap elektron

4. Terjadi transfer elektron antara logam dan non logam membentuk ion dengan konfigurasi gas mulia

5. Gaya elektrostatik antar ion positif dan negatif membentuk susunan padatan ionik dengan rumus kimia menunjukkan rasio kation terhadap anion (rumus empiris)

Sharing Elektron dan Ikatan Kovalen

Ikatan ini terjadi manakala terjadi perbedaan kecil pada tendensi untuk melepas atau menangkap elektron sehingga terjadi sharing elektron

Tipe ikatan ini umum terjadi antar atom non logam (logam juga bisa berikatan kovalen)

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

Pasangan elektron sharing (pakai bersama) dianggap terlokalisasi diantara kedua atom

Ikatan ini menghasilkan molekul-molekul yang terpisah dan merefleksikan rumus kimia sebenarnya (rumus molekul)

Pita Elektron Ikatan Logam

Secara umum atom logam berukuran besar, logam dapat dengan mudah kehilangan elektron terluar (IE rendah) namun sulit menangkap/memperoleh elektron

Sifat ini mengarahkan logam-logam untuk sharing elektron valensi mereka dengan cara yang berbeda pada ikatan kovalen

Dalam model ikatan logam, elektron valensi atom-atom logam yang berdekatan akan berkumpul membentuk pita (lautan elektron) yang terdistribusi secara merata diantara atom-atom tersebut dan disekitar inti dan elektron bagian dalam

Pada ikatan ini elektron sharing terdelokalisasi dan bergerak bebas disekujur potongan logam.

Simbol Titik Elektron Lewis

Dalam model simbol titik elektron Lewis (G.N. Lewis1875 – 1946), simbol unsur mewakili inti dan elektron bagian dalam sedangkan titik-titik disekitarnya menunjukkan elektron valensi

Nomor grup A yang menunjukkan jumlah elektron valensi

Tempatkan satu titik pada masing-masing sisi (atas, bawah, kiri, kanan)

Baru pasangkan titik-titik hingga semua terpakai

Model Ikatan Ionik

Fokus utama model ikatan ionik adalah adanya transfer elektron dari logam ke non logam untuk membentuk ion yang kemudian bersatu membentuk padatan senyawa ionik

Berdasarkan fenomena yang terjadi Lewis mengajukan aturan oktet, saat atom-atom berikatan, ia akan melepas, menangkap atau memakai bersama elektron untuk mencapai pengisian kulit terluar 8 (atau 2) elektron

3 Cara Penulisan Transfer Elektron

Penggambaran dengan konfigurasi elektron Penggambaran dengan diagram orbital Penggunaan simbol titik elektron Lewis

Soal Latihan

Gunakan diagram orbital parsial dan simbol titik elektron Lewis untuk menggambarkan pembentukan ion Na+ dan O2- dari atom-atomnya dan tentukan rumus senyawa

Gunakan konfigurasi elektron ringkas dan simbol Lewis untuk menggambarkan pembentukan ion Mg2+ dan Cl-, tuliskan rumus senyawanya!

Aspek Energi dalam Ikatan Ionik: Energi Kisi Misalkan ada suatu reaksi antara unsur logam

yang reaktif (Li) dan mudah melepas elektron dengan gas halogen (F) yang cenderung menarik elektron:Li(g) Li+(g) + e- IE1 = 520 kJ

F(g) + e- F-(g) EA = -328 kJ Reaksi total:

Li(g) + F(g) Li+(g) + F-(g) IE1 + EA = 192 kJ

Energi total yang dibutuhkan reaksi ini bahkan lebih besar karena kita harus mengkonversi Li dan F kedalam bentuk gas

Akan tetapi eksperimen menunjukkan enthalpi pembentukan padatan LiF (∆H0

f) = -617 kJ

Jika kedua unsur dalam bentuk gas: Li+(g) + F-(g) LiF(g) ∆H0 = -755 kJ Energi kisi adalah perubahan enthalpi yang

menyertai ion-ion gas yang bergabung membentuk padatan ionik:

Li+(g) + F-(g) LiF(s) ∆H0kisi LiF = energi kisi

= -1050 kJ

Daur Born-Haber

Soal Latihan

Dengan menggunakan daur Born-Haber untuk senyawa KF, hitung afinitas elektron fluorine jika diketahui data-data sebagai berikutK(s) K(g) ∆H0 = 90 kJK(g) K+(g) + e- ∆H0 = 419 kJF2(g) 2F(g) ∆H0 = 159 kJ

K(s) + ½ F2(g) KF(s) ∆H0f = -569 kJ

K+(g) + F-(g) KF(s) ∆H0kisi = -821 kJ

Trend Periodik Energi Kisi

Menurut Hukum Coulomb: Gaya elektrostatik ∞ (muatan A x muatan B)

Jarak2

Karena energi = gaya x jarak, maka rumusan diatas dapat juga ditulis:

Energi elektrostatik = (muatan A x muatan B) Jarak

Didalam padatan ionik, A dapat berupa kation dan B anion dengan memperhitungkan jarak = jari-jari kation + jari-jari anion

Trend pada Energi Kisi

Faktor yang Mempengaruhi Energi Kisi

Pengaruh dari ukuran ion, semakin besar ukuran/jari-jari maka energi kisi akan semakin kecil. Dalam satu golongan makin kebawah ukuran makin besar dan energi kisi makin kecil

Pengaruh dari muatan ion dengan semakin besar muatan ion (Na+ < Mg2+) maka energi kisi akan semakin besar.

Soal Latihan

Untuk masing-masing pasangan berikut tentukan mana senyawa dengan energi kisi tertinggi (paling negatif) dan jelaskan jawaban anda!(a) BaS atau CsCl(b) LiCl atau CsCl

Sifat-sifat Ikatan Ionik

Keras Kaku Rapuh

Model Ikatan Kovalen

Jika kita membuka literatur kimia berupa hand book atau ensiklopedi maka akan didapati sebagian besar senyawa kimia yang ada dialam berupa senyawa kovalen

Senyawa kovalen mengambil porsi terbesar dan yang utama dalam model ikatan kimia antar unsur-unsur dialam

Pembentukan Ikatan Kovalen

Dalam model ikatan kovalen, atom mencapai konfigurasi elektron kulit terluar penuh (seperti gas mulia) namun elektron yang dipakai bersama dihitung secara keseluruhan sebagai milik masing-masing

Pasangan elektron sunyi (tidak berikatan) adalah pasangan elektron yang tidak dipakai bersama dalam ikatan

Orde ikatan menunjukkan jumlah pasangan elektron yang digunakan bersama antara dua atom yang berikatan

Energi Ikatan

Hubungan Orde Ikatan, Panjang Ikatan dan Energi Ikatan

358

745

1070

347

614

839

160

418

945

143

123

113

154

134

121

146

122

110

1

2

3

1

2

3

1

2

3

C – O

C = O

C ≡ O

C – C

C = C

C ≡ C

N – N

N = N

N ≡ N

Energi Ikatan (kJ/mol)

Panjang Rata-rata (pm)

Orde IkatanIkatan

Soal Latihan

Dengan menggunakan tabel periodik, urutkan ikatan dibawah ini dengan panjang dan kekuatan ikatan semakin kecil(a) S – F, S – Br, S – Cl(b) C = O, C – O, C ≡ O

Urutkan ikatan dibawah ini menurut kenaikan panjang dan kekuatan ikatan:(a) Si – F, Si – C, Si – O(b) N = N, N – N, N ≡ N

Sifat Ikatan Kovalen

Sifat Ikatan Kovalen 2

Elektronegatifitas dan Polaritas Ikatan Dicetuskan pertama kali oleh Linus Pauling dan

menelurkan skala elektronegatifitas (EN) dari unsur dalam tabel periodik

Gambaran Umum: Kita bisa memperkirakan energi ikatan H – F akan memiliki nilai diantara energi H – H (432 kJ/mol) dan F – F (159 kJ/mol). Namun ternyata nilai energi ikatan H – F sebesar 565 kJ/mol

Pauling menduga besarnya energi ini karena ada kontribusi elektrostatik dalam ikatan tsb.

Jika F menarik elektron lebih banyak kearahnya, maka pemakaian bersama yang tidak seimbang ini memicu timbulnya muatan parsial negatif pada F dan positif pada H. Beda muatan ini kemudian menimbulkan gaya tarik elektrostatik sehingga ikatan H – F lebih besar energinya dari yang diperkirakan

Elektronegatifitas dan Polaritas Ikatan

Elektronegatifitas dan Ukuran Atom

Elektronegatifitas dan Bilangan Oksidasi

Penentuan bilangan Oksidasi berdasarkan elektronegatifitas:

Atom yang lebih elektronegatif mendapatkan semua elektron sharing dan atom yang kurang elektronegatif dihitung nol

Tiap-tiap atom dalam ikatan masing-masing dihitung semua elektron tak berikatannya sendiri-sendiri

Bilangan oksidasi diberikan oleh rumus: Biloks = jml e valensi – (jml e share + jml e non share) Contoh HCl memiliki elektron valensi 7 dan elektron

share 2 sehingga biloksnya = 7 – 8 = -1. sedangkan H dihitung biloks = 1 – 0 = 1

Ikatan Kovalen Polar dan Polaritas Ikatan

Dalam ikatan kovalen dengan perbedaan elektronegatifitas besar, elektron cenderung tertarik lebih besar kearah satu atom

Pada posisi ini ikatan bersifat polar dan digambarkan dengan dua cara:

Dengan panah polar → atau Dengan pemberian tanda δ+ dan δ-

Soal Latihan

Tunjukkan polaritas ikatan berikut dengan bantuan panah polar: N – H, F – N, I – Cl

Susun berdasarkan urutan kenaikan polaritas beberapa ikatan berikut: H – N, H – O, H – C.

Susun berdasarkan kenaikan polaritas ikatan dan beri tanda dengan δ+ dan δ- pada atom yang sesuai: (a) Cl – F,Br – Cl, Cl – Cl, (b) Si – Cl, P – Cl, S – Cl, Si – Si.

Karakter Ionik Parsial Ikatan Kovalen Polar Didunia nyata, ikatan kimia tidak dapat sepenuhnya

dikatakan ionik atau kovalen, seringkali lebih cocok menggunakan istilah seberapa ionik atau seberapa kovalen!

Karakter ionik parsial suatu ikatan terkait dengan perbedaan keelektronegatifan (∆EN)

Semakin besar ∆EN akan semakin besar muatan parsial dan semakin besar pula karakter ionik parsial

LiF memiliki ∆EN = 4,0 – 1,0 = 3,0; HF memiliki ∆EN = 4,0 – 2,1 = 1,9; F2 memiliki ∆EN = 0. sehingga dapat disimpulkan LiF lebih berkarakter ionik dibandingkan HF yang juga lebih berkarakter ionik dibandingkan F2.

Skala Karakter Ionik Parsial

Perubahan Sifat Dalam Perioda

Ikatan Logam

Teori Orbital Molekul Padatan

Sifat Konduktifitas Padatan