3.ikatan kimia

Ikatan Kimia

des 07 design by galuh

KIMIA UMUMKIMIA UMUM

JURUSAN PENDIDIKAN KIMIA FPMIPA UPI

Apa yang dimaksud Ikatan Kimia ?Ikatan kimia dapat didefinisikan

sebagai suatu efek yang dihasilkan ketika dua atom didekatkan satu sama lain sehingga energinya menjadi lebih rendah dibandingkan dengan energi awal sebelum keduanya berikatan.

Melalui ikatan kimia, atom-atom ini menuju ke kestabilan

2des 07 design by galuh

Ikatan-ikatan Kimia

Tiga jenis ikatan kimia: Ion

Gaya tarik menarik elektrostatik antar ion-ion

Kovalen Pemakaian bersama elektron

Kovalen polar diantara ion dan diantara ion dan ovalenovalen


Deskripsi IkatanDeskripsi Ikatan

Untuk atom terisolasi yang bebas, Untuk atom terisolasi yang bebas, kemampuan untuk melepas elektron kemampuan untuk melepas elektron diukur dari diukur dari energi ionisasinyaenergi ionisasinya, sedangkan , sedangkan kemampuan untuk menarik elektron kemampuan untuk menarik elektron diukur dari diukur dari afinitas elektronnyaafinitas elektronnya. Rata-rata . Rata-rata dari kedua sifat tersebut digunakan untuk dari kedua sifat tersebut digunakan untuk mendefinisikan suatu kuantitas baru yang mendefinisikan suatu kuantitas baru yang disebut disebut elektronegativitaselektronegativitas..


Energi IonisasiEnergi Ionisasi Energi ionisasi suatu atom adalah energi

minimum yang diperlukan untuk melepas satu elektron dari atom netral atau suatu kation dalam wujud gas

X(g) --> X+(g) + e- ∆E = EI1

X+(g) --> X2+(g) + e- ∆E = EI2

Energi ionisasi selalu positif, karena setiap proses pelepasan elektron dari suatu atom pasti memerlukan energi.


Energi IonisasiEnergi Ionisasi


Afinitas ElektronAfinitas Elektron

Afinitas elektron EA dari suatu atom ialah energi yang dilepaskan apabila menerima tambahan elektron.

X(g) + e- --> X-(g) ∆E = - EA

Afinitas elektron bisa positif atau negatif tergantung unsurnya.


Afinitas ElektronAfinitas Elektron


ElektronegatifitasElektronegatifitas

Skala elektronegatifitas telah ditentukan oleh Linus Pauling (1932) dan Robert Mulliken (1934) dengan pendekatan yang berbeda, namun menghasilkan nilai yang hampir proporsional.

Linus Pauling menentukan harga elektronegatifitas

berdasarkan pengukuran energi ikatan dari sekian banyak senyawa, sedangkan Mulliken menghitung berdasarkan rata-rata energi ionisasi dan afinitas elektron setiap atom.

Kedua pendekatan tersebut menghasilkan

kecenderungan yang sama bahwa elektronegatifitas menurun dari atas kebawah dalam satu


ElektronegatifitasElektronegatifitas


Perbedaan ElektronegativitasSelisih nilai elektronegatifitas dua buah atom yang berikatan kimia menyiratkan ikatan kimia apa yang terbentuk diantara keduanya dan tingkat polaritasnya.

Jika perbedaan elektronegativitas diantara: 1,7 to 4,0: Ikatan Ion 0,3 to 1,7: Ikatan Kovalen Polar 0,0 to 0,3: Ikatan Kovalen

Contoh: NaClNa = 0.8, Cl = 3.0Perbedaan 2.2, sehingga ikatan ion!


Ikatan IonIkatan IonSeluruh senyawa ion terbentuk Seluruh senyawa ion terbentuk dari ikatan ion melalui dari ikatan ion melalui proses :proses :

1.1. IIonisasi atom pertama menghasilkan ion onisasi atom pertama menghasilkan ion positippositip

2.2. PPenangkapan elektron oleh atom kedua enangkapan elektron oleh atom kedua menghasilkan ion negatip, menghasilkan ion negatip,

3.3. PPembentukan ikatan ion melalui gaya embentukan ikatan ion melalui gaya Coulomb antara kedua ion tersebut.Coulomb antara kedua ion tersebut.

Senyawa ion biasanya terjadi antara Senyawa ion biasanya terjadi antara logam dan nonlogamlogam dan nonlogam


Ikatan Ion

Cl–

Ion cklorida

–

Na = 1Cl= 7

1

Ikatan ion terbentuk antara dua atom dengan muatan yang berlawanan.

2

Na NaCl Cl

+

NaAtom Na

(tidak bermuatan)

ClAtom Klorin

(tidak bermuatan)

Na+

Ion Na

Natrium Klorida (NaCl)


Sifat baru dari suatu senyawa dibandingkan unsur penyusunnya

Logam Na Gas Klor Natrium Klorida

+


Ikatan Ion Energetika Ikatan Ion

Seperti yang telah diketahui pada bab sebelumnya, diperlukan 495 kJ/mol untuk melepaskan elektron dari atom Na (Energi Ionisasi)


Energetika Ikatan Ion

Kita akan memperoleh 349 kJ/mol dari penarikan elektron oleh klor. (Afinitas Elektron)


Namun, angka-angka tadi tidak dapat menjelaskan mengapa reaksi logam Natrium dengan gas klor membentuk natrium klorida bersifat sangat eksoterm!



Maka, harus ada energi lain yang belum diperhitungkan.

Inilah yang kemudian dianggap sebagai gaya tarik menarik elektrostatik antar kation Natrium dan anion klorida yang baru terbentuk.



Energi Kisi

Bagian lain ini adalah berupa Energi Kisi :“The energy required to completely separate a mole of a

solid ionic compound into its gaseous ions” Energi yang berhubungan dengan interaksi

elektrostatik dijelaskan menggunakan hukum Coloumb :

Eel = Q1Q2

d19


Energi Kisi (Lattice Energy)

Energi Kisi, meningkat seiring dengan naiknya muatan ion-ion.

• Energi kisi juga meningkat seiring dengan menurun-nya ukuran dari ion-ion.



Dengan memperhitungkan ketiga bentuk energi (energi ionisasi, afinitas elektron dan energi kisi), kita dapat menggambarkan energetika bagi keseluruhan proses.


Ikatan Kovalen

Dalam ikatan ini, atom-atom saling berbagi elektron.

Ada beberapa interaksi elektrostatik dalam ikatan, yaitu: Tarik-menarik antara elektron-

elektron dengan inti Tolakan antar elektron Tolakan antar inti


Ketika 2 atom H saling mendekat maka terjadi :(1) Gayatarik inti - elektron (garis biru) lebih besar daripada (2) gaya tolak inti - inti (garis merah), dan (3) gaya tolak elektron - elektron (garis merah), hasilnya adalah perpaduan antara gaya-gaya tersebut membentuk molekul H2

Pembentukan Ikatan Kovalen


Ikatan kovalen H2 merupakan perpaduan antara gaya tarik dan gaya tolak elektrostatik.

Energi molekul hidrogen mencapai minimum ketika terjadi kesetimbangan antara gaya tolak dengan gaya tarik.



Panjang ikatan: jarak rata-rata diantara dua atom yang terikat

Energi ikatan : energi yang diperlukan untuk memecah ikatan kimia dan membentuk atom netral terisolasi (satuan: kJ/mol)

Orde ikatan :



Ikatan tunggal: ikatan kovalen yang dihasilkan oleh penggunaan bersama 1 pasang elektron diantara dua atom

Ikatan rangkap 2: ikatan kovalen yang dihasilkan oleh penggunaan bersama 2 pasang elektron diantara dua atom

Ikatan rangkap 3: ikatan kovalen yang dihasilkan oleh penggunaan bersama 3 pasang elektron diantara dua atom

Jenis Ikatan Kovalen


Tipe Ikatan

Panjang Ikatan

(pm)

C-C 154

CC 133

CC 120

C-N 143

CN 138

CN 116

Panjang Ikatan Kovalen

Panjang Ikatan

Ikatan Rangkap Tiga < Ikatan Ganda < Ikatan Tungal


Energi Ikatan Tabel dibawah ini berisi entalpi ikatan rata-rata untuk beberapa jenis

ikatan Entalpi ikatan rata-rata adalah positive, karena untuk memecah ikatan

merupakan proses endoterm (memerlukan energi)


Ikatan Kovalen Polar

Meskipun atom-atom seringkali membentuk senyawa melalui pemakaian bersama elektron, namun elektron-elektron ini tidak selalu terdistribusi merata diantara keduanya.

• Flourin akan menarik elektron yang digunakan bersama dengan hidrogen lebih kuat.

• Karenanya, sisi flourin akan memiliki kerapatan elektron yang lebih besar.


Momen Dipol Ketika dua atom berbagi

elektron dengan secara tidak merata, maka terbentuklah suatu dipol ikatan.

Momen dipol, , dihasilkan oleh dua muatan berlainan yang dipisahkan dengan jarak tertentu, r, dihitung sebagai

= Qr Satuan yang digunakan adalah

debye (D).


Momen Dipol

Semakin meningkat harga momen dipol, maka ikatan yang terbentuk akan semakin polar.

Kepolaran menurun31


Momen Dipol Selain perbendaan elektronegatifitas, geometri molekul merupakan faktor yang

menentukan apakah suatu molekul memiliki momen dipol


Karakter Kovalen VS Ionik Ikatan Kovalen : sharing elektron

Ikatan Ionik : transfer elektron

Bila ikatan melibatkan unsur yang berbeda, karakter ikatannya akan berada ditengah-tengah kedua jenis ikatan ini.

or

eMM XeX

Coulombicinteraction

M+

X-

Both M+ and X– have full shells


Spektrum Ikatan

100% kovalen 100% ion

A+ B-A B A B

kenaikan Δ

Kenaikan polaritas

Transfer eSharing e Momen Dipol

Kovalen — Kovalen Polar — Ion

Kovalen polar


Persen Karakter Ionik

Increasing EN

Increasing EN

Kelektronegativan Pauling:

% ionic character

1 exp 0.25 A – B 2

100%


Persen Karakter Ionik Bergantung pada perbedaan keelektronegativan

Q = eδ

Titik dihitung dari momen dipol muatan

Kurva diperoleh dari1 exp 0.25 A – B 2


Distribusi Distribusi Elektron Elektron dalam Molekuldalam Molekul

Distribusi Distribusi Elektron Elektron dalam Molekuldalam Molekul

Distribusi elektron Distribusi elektron digambarkan dalamdigambarkan dalam Struktur Lewis (titik Struktur Lewis (titik elektron) elektron)

Struktur Lewis banyak Struktur Lewis banyak dipakai dalam ikatan dipakai dalam ikatan kovalen! kovalen!

(dalam ikatan ion (dalam ikatan ion digambarkan dengan digambarkan dengan muatan)muatan)

G. N. Lewis G. N. Lewis 1875 - 19461875 - 1946


Pasangan Ikatan dan MenyendiriPasangan Ikatan dan MenyendiriPasangan Ikatan dan MenyendiriPasangan Ikatan dan Menyendiri

Pasangan ikatan dilambangkan dengan garis, Pasangan ikatan dilambangkan dengan garis, sedangkan pasangan menyendiri dengan titik sedangkan pasangan menyendiri dengan titik elektronelektron

•

••

•

••

H ClPasangan menyendiri

Pasangan ikatan

• Ada ikatan rangkap 2 atau 3, biasanya terjadi pada atom-atom C, Ada ikatan rangkap 2 atau 3, biasanya terjadi pada atom-atom C, N, P, O, and SN, P, O, and S


1. Tulis kerangka struktur dari senyawa bersangkutan, yg terdiri dari lambang kimia atom2 yg terlibat dan menempatkan atom2 yg berikatan secara berdekatan satu dg yg lain.

2. Hitunglah total elektron valensi daris emua atom yg terlibat. Tambahkan 1 untuk tiap muatan negatif. Kurangkan 1 untuk tiap muatan positif.

3. Lengkapi oktet dari semua atom yang terikat pada atom pusat kecuali hidrogen.

4. Jika aturan oktet belum tercapai pada atom pusat, gunakan pasangan elektron bebas dari atom-atom disekitarnya untuk menambahkan ikatan rangkap dua atau tiga di antara atom pusat dan atom di sekitarnya sampai aturan terpenuhi.

5. Apabila dihasilkan lebih dari satu struktur, gunakan aturan muatan formal untuk menentukan struktur yang paling stabil

Penulisan Struktur Lewis


Struktur Lewis dari nitrogen trifluorida (NF3)Tahap 1 – N kurang elektronegatif dibanding F, tempatkan N di pusat

F N F

F

Tahap 2 – Hitung elektron valensi N - 5 (2s22p3) dan F - 7 (2s22p5)

5 + (3 x 7) = 26 elektron valensi

Tahap 3 – Gambar ikatan tunggal antara atom N dan F dan lengkapi oktet pada atom N dan F.

Tahap 4 - Periksa, apakah # e- pd struktur sebanding dengan jumlah valensi e- ?

3 ikatan tunggal (3x2) + 10 pasangan bebas (10x2) = 26 elektron valensi


Struktur Lewis dari ion karbonat ion (CO32-)

Tahap 1 – C kurang elektronegatif dari O, tempatkan C di pusat

O C O

O

Tahap 2 – Jumlahkan elektron valensi C - 4 (2s22p2) dan O - 6 (2s22p4) -2 muatan – 2e-

4 + (3 x 6) + 2 = 24 elektron valensi

Tahap 3 – Gambar ikatan tunggal atom C dan O dan lengkapi oktet pada atom C dan O.

Tahap 4 - Periksa, apakah # dr e- pd struktur sebanding dg jumlah e- valensi?

3 ikatan tunggal (3x2) + 10 pasangan bebas (10x2) = 26 elektron valensi

Tahap 5 - terlalu banyak elektron, buat ikatan ganda dan cek ulang # e-

2 ikatan tunggal (2x2) = 41 ikatan ganda = 4

8 ps. bebas (8x2) = 16Total = 24


Dua kerangka struktur yg mungkin dr formaldehida (CH2O)

H C O HH

C OH

Muatan Formal adalah jumlah elektron valensi dalam atom bebas dikurangi jumlah elektron yang dimiliki oleh atom tersebut di dalam struktur Lewis.

Muatan formal suatu atom pd Struktur Lewis

=1

2

total jumlah ikatan elektron( )

total jml elektron valensi pd atom bebas

-total jumlah elektron tdk berikatan

-

Jumlah muatan formal dari atom dalam molekul atau ion harus sebanding dg muatan pada molekul atau ion tsb.


H C O H

C – 4 e-

O – 6 e-

2H – 2x1 e-

12 e-



muatan formal pd C

= 4 - 2 - ½ x 6 = -1

muatan formal pd O

= 6 - 2 - ½ x 6 = +1

Muatan formal pd atom dlm struktur Lewis

=1

2


total jumlah elektron valensi pd atom bebas

-total jumlah elektron yg tdk terikat

-

-1 +1


C – 4 e-

O – 6 e-

2H – 2x1 e-

12 e-



HC O

H

Muatan formal pd C

= 4 - 0 - ½ x 8 = 0

Muatan formal pd O

= 6 - 4 - ½ x 4 = 0

muatan formal pd atom dlm struktur Lewis

=1

2


total jumlah elektron valensi pada atom bebas

-total jumlah elektron yg tdk terikat

-

0 0


Muatan Formal dan Struktur Lewis1. Pada molekul netral, struktur Lewis tanpa muatan formal lebih disukai dari

struktur dengan muatan formal.

2. Struktur Lewis dengan muatan formal yang besar kurang disukai daripada struktur dengan muatan formal yg kecil.

3. Diantara struktur Lewis dengan distribusi muatan formal yang serupa, struktur yang paling disukai adlah struktur yang muatan negatifnya berada pada atom yang lebih elektronegatif.

Yang manakah struktur Lewis bagi CH2O?

H C O H

-1 +1H

C OH

0 0


Resonansi

Berikut ini adalah struktur Lewis yang dapat kita gambarkan untuk ozon, O3. -

+


Resonansi

Hasil pengamatan …kedua ikatan O—O

memiliki panjang ikatan yang sama

…kedua oksigen terluar memiliki muatan sama, yaitu 1/2.


Resonansi

Satu struktur Lewis saja tidak memberikan gambaran yang akurat bagi molekul sejenis ozon

Diperlukan struktur ganda, dan resonansi struktur untuk menggambarkan molekul.

Struktur resonansi adalah salah satu dari dua atau lebih struktur Lewis untuk satu molekul yang tidak dapat dinyatakan secara tepat dengan hanya menggunakan satu struktur Lewis.


Resonansi

Sebagaimana halnya hijau disintesis dari biru dan kuning……

…ozon merupakan hasil sintesis dari kedua struktur resonansi-nya.


Resonansi

Senyawa organik benzen, C6H6, memiliki dua struktur resonansi

Seringkali diilustrasikan sebagai heksagon dengan lingkaran didalamnya untuk menandai delokalisasi elektron dalam cincin.


Pengecualian dari aturan oktet Ada tiga macam ion/molekul yang tidak

mengikuti aturan oktet: Ion/molekul dengan jumlah elektron ganjil. Ion/molekul dengan jumlah elektron kurang dari

satu oktet. Ion/molekul dengan lebih dari 8 elektron di kulit

valensi (oktet yang diperluas)


Jumlah elektron Ganjil

Meski relatif jarang dan biasanya tidak stabil dan reaktif, ada beberapa jenis ion/molekul dengan jumlah elektron ganjil.

N – 5e-

O – 6e-

11e-

NO N O


Kurang dari satu oktet

BF3: Apabila boron diberi 8 elektron, akan menempatkan

muatan negatif pada boron dan muatan positif pada flourin.

Ilustrasi ini tidak memberikan gambaran akurat bagi distribusi elektron pada BF3.



Dengan demikian, struktur yang meletakkan ikatan rangkap pada boron tidak memadai apabila dibandingkan struktur dimana boron hanya memiliki 6 elektron valensi.



Artinya: apabila dengan memenuhi oktet pada atom pusat berakibat terjadinya muatan negatif pada atom pusat dan muatan positif pada atom luar yang lebih elektronegatif, maka jangan memaksakan untuk memenuhi oktet pada atom pusat.


Lebih dari delapan elektron

Satu-satunya cara agar PCl5 dapat digambarkan adalah dengan menempatkan 10 elektron disekelilingnya.

Diperbolehkan untuk memperbesar oktet bagi atom-atom yang berada pada perioda 3 ke atas. Diasumsikan (diasumsikan atom-atom pada orbital d turut berperan.



Meskipun struktur Lewis bagi ion posfat yang memenuhi oktet dapat digambarkan, namun struktur yang lebih baik diperoleh saat satu ikatan rangkap ditambahkan antara atom P dengan salah satu atom O.



Struktur ini menghilangkan muatan pada P dan muatan pada salah satu O.

Artinya: Apabila atom pusat perioda 3 ke atas mengadopsi oktet yang diperluas dan menghasilkan penghilangan muatan formal, maka struktur tersebut yang dipilih.


TEORITEORI V Valence alence SShell hell EElectron lectron PPair air RRepulsion (VSEPR)epulsion (VSEPR)

Meramalkan bentuk geometris molekul dari pasangan elektron di sekitar atom pusat sebagai akibat tolak-menolak antara pasangan elektron.

AB2 2 0

Rumus

Jumlah pasangan elektron

Jumlah ps. bebas pd

atom pusatSusunan

pasangan elektronGeometriMolekul

linier linier

B B


Cl ClBe

2 ikatan atom pd pusat atom

0 ps bebas pd pusat atom


AB2 2 0 linier linier

Rumus


Jumlah ps. bebas pd

atom pusatSusunan


AB3 3 0Segitiga

datarSegitiga

datar



Rumus


Jumlah ps. bebas pd

atom pusatSusunan


AB3 3 0segitiga datar segitiga datar

AB4 4 0 tetrahedral tetrahedral



Rumus


Jumlah ps. bebas pd

atom pusatSusunan




AB5 5 0segitiga

bipiramidaSegitiga

bipiramida



Rumus


Jumlah ps. bebas pd

atom pusatSusunan




AB5 5 0segitiga

bipiramidaSegitiga

bipiramida

AB6 6 0 oktahedraloktahedral


Rumus


Jumlah ps. bebas pd

atom pusatSusunan


AB3 3 0trigonal planar

trigonal planar

AB2E 2 1trigonal planar menekuk


Rumus


Jumlah ps. bebas pd

atom pusatSusunan


AB3E 3 1


tetrahedralsegitiga

bipiramida


Rumus


Jumlah ps. bebas pd

atom pusatSusunan



AB3E 3 1 tetrahedralsegitiga

bipiramida

AB2E2 2 2 tetrahedral menekuk

H

O

H


Rumus


Jumlah ps. bebas pd

atom pusatSusunan


AB5 5 0Segitiga

bipiramidaSegitiga

bipiramida

AB4E 4 1Segitiga

bipiramidaTetrahedron terdistorsi


Rumus


Jumlah ps. bebas pd

atom pusatSusunan


AB5 5 0Segitiga

bipiramidaSegitiga

bipiramida

AB4E 4 1Segitiga

bipiramidaTetrahedron

terdistorsi

AB3E2 3 2Segitiga

bipiramida Bentuk T

ClF

F

F


Rumus


Jumlah ps. bebas pd

atom pusatSusunan


AB5 5 0Segitiga bipiramida

Segitiga bipiramida

AB4E 4 1Segitiga bipiramida

Tetrahedron terdistorsi

AB3E2 3 2Segitiga bipiramida Bentuk T

AB2E3 2 3Segitiga bipiramida linier

I

I

I 75des 07 design by galuh

Rumus


Jumlah ps. bebas pd

atom pusatSusunan



AB5E 5 1 oktahedralSegiempat piramida

Br

F F

FF

F


Rumus


Jumlah ps. bebas pd

atom pusatSusunan



AB5E 5 1 oktahedralSegiempat piramida

AB4E2 4 2 oktahedralSegiempat

datar

Xe

F F

FF


Panduan untuk menerapkan model VSEPR

1. Tulis struktur Lewis molekul tersebut.

2. Hitung jumlah pasangan elektron disekitar atom pusat.

3. Gunakan TPEKV untuk meramalkan geometri molekulnya.

Apakah geometri molekul dari SO2 dan SF4?

SO O

AB2E

menekuk

S

F

F

F F

AB4E

tetrahedronterdistorsi


3.ikatan kimia

Documents