Bab 4IKATAN KIMIA

Atom/unsur Mencapai kestabilan sesuai dengan

Aturan oktet/duplet

Berdasarkan jumlah elekton valensi membentuk

Struktur Lewis

Ikatan kimia

sebagai dasar pembentukan dengan

Berdasarkan proses pembentukannya

Transfer elektron Sharing elektron Awan elektron

Ikatan ionik Ikatan kovalen Ikatan logam

Disebut dengan

Senyawa ionik Senyawa kovalen Logam

Tujuan Pembelajaran:

1. Menjelaskan prinsip kestabilan unsur/atom

2. Menjelaskan konfigurasi elektron yang stabil berdasarkan teori oktet/duplet

3. Menjelaskan pembentukan ikatan ionik

4. Menjelaskan pengaruh gaya elektrostatik terhadap kekuatan ion

5. Menjelaskan pembentukan ikatan kovalen

6. Menuliskan struktur Lewis dari suatu senyawa

7. Menuliskan pembentukan ikatan kovalen dengan menggunakan struktur

Lewis

8. Mendeskripsikan pembentuka ikatan kovalen tunggal, kovalen rangkap dua,

dan kovalen rangkap tiga

9. Menjelaskan pembentukan ikatan kovalen polar dan kovalen non polar

berdasarkan perbedaan keelektronegatifan

10.Menjelaskan pembentukan ikatan kovalen koordinasi

11.Menjelaskan ikatan logam

12.Menjelaskan sifat logam berdasarkan ikatan logam

13.Menjelaskan pembentukan ikatan van der walls

14.Menentukan bentuk molekul suatu senyawa

Mengapa anda memilih bersekolah di SMK? Banyak siswa yang menjawab

bahwa mereka bersekolah di SMK agar setelah lulus dapat langsung bekerja. Bagi

kaum kebanyakan, sekolah merupakan salah satu cara yang dapat digunakan untuk

mencapai kestabilan dalam hidup bermasyarakat. Dengan bersekolah diharapkan

anda dapat memperoleh pekerjaan yang sesuai dengan disiplin ilmu yang anda

pelajari dan memperoleh penghasilan untuk menunjang kehidupan. Apa kriteria

kestabilan bagi manusia? Anda mungkin akan mendapatkan jawaban yang

berbeda! Seseorang disebut stabil jika sudah bekerja dan memperoleh penghasilan.

Usaha untuk mencapai kestabilan juga dimiliki oleh atom atau unsur kimia yang

ada! Pada bab 2 mengenai unsur dan senyawa kimia, anda sudah mempelajari

bahwa atom atau unsur sangat jarang dijumpai di alam dalam keadaan bebas

melainkan ditemukan dalam bentuk senyawa atau dengan kata lain berikatan

dengan atom atau unsur lainnya. Mengapa demikian ?

C C

C C

C C

A. Susunan elektron yang stabil

Konsep ikatan kimia pertama kali dikemukakan oleh Gilbert Newton Lewis

(1875 – 1946) dari Amerika Serikat dan Albrecht Kossel (1853 – 1927) dari Jerman.

Mereka menjelaskan kecenderungan atom-atom unsur di alam untuk bergabung

dengan atom-atom unsur lainnya melalui ikatan kimia. Mereka berdua pada tahun

1916 mengemukakan bahwa:

1.Susunan elektron gas mulia merupakan susunan elektron yang stabil.

Atom Susunan Elektron

2 He10 Ne18 Ar36 Kr

22 82 8 82 8 18 8

2.Susunan elektron yang stabil adalah jumlah elektron valensinya 2 ( Duplet ) untuk He dan yang lainnya jumlah electron valensinya 8 ( Oktet ).

3.Setiap atom bercita-cita untuk memiliki susunan elektron yang stabil seperti

gas mulia. Unsur-unsur yang bernomor atom kecil dari Hidrogen ( Z=1)

sampai Boron ( Z = 5) cenderung untuk memiliki dua elektron valensi seperti

pada helium (mengikuti aturan duplet). Adapun unsur-unsur yang bernomor

atom lebih besar ( Z> 5) cenderung untuk memiliki delapan elektron valensi

(aturan oktet) seperti gas mulia yang lainnya.

4. Kecenderungan atom-atom untuk memiliki delapan elektron di kulit terluar

disebut Kaidah Oktet. Gambaran banyaknya elektron valensi suatu unsur, atom,dan ion

dinyatakan dengan struktur Lewis, dimana suatu unsur dikelilingi oleh titik-titik

yang menyatakan elektron valensi dari unsur tersebut. Pada lambang Lewis

elektron-elektron dalam (bukan elektron valensi) tidak digambarkan. Tabel 4.1 Struktur Lewis Beberapa Unsur

Notasi

atom

Konfigurasi

elektron

Struktur

Lewis

Notasi

atom

Konfigurasi

elektron

Struktur

Lewis

3

2 1 14 7

2 5

4

2 2 16 8

2 6

12 6

2 4 19 9

2 7

Li

Be

N

O

F

Unsur-unsur selain gas mulia, mempunyai kecenderungan untuk memiliki

susunan elektron stabil seperti yang dimiliki oleh gas mulia. Hal ini dapat dilakukan

dengan cara membentuk ikatan kimia antara unsur yang satu dengan unsur yang

lainnya melalui mekanisme/cara:

1. Melepas elektron (membentuk kation)

2. Menangkap/menerima elektron (membentuk anion)

3. Pemakaian elektron secara bersama-sama

Berdasarkan cara yang digunakan oleh atom/unsur dalam membentuk ikatan, maka

ikatan yang terjadi dapat dibedakan menjadi ikatan ionik/elektrovalen dan ikatan

kovalen. Sedangkan senyawa yang terbentuk disebut dengan senyawa ionik dan

senyawa kovalen. Antara senyawa ionik dan senyawa kovalen tidak dapat

dipisahkan dengan garis pemisah yang tegas, karena ada senyawa ionik yang

mengandung sifat kovalen dan ada senyawa kovalen yang mengandung sifat ionik.

Pada beberapa buku mungkin disebutkan bahwa ikatan ionik adalah ikatan yang

terbentuk antara unsur logam dan unsur non logam. Akan tetapi pendapat ini tidak

selalu benar, sebagai contoh pada senyawa seng blende atau ZnS diperoleh fakta

bahwa senyawa ini bukan merupakan senyawa ionik tetapi merupakan senyawa

kovalen. Ukuran yang paling tepat digunakan untuk menentukan suatu senyawa

bersifat senyawa ionik atau senyawa kovalen adalah dengan menggunakan prinsip

keelektronegatifan atom/unsur menurut skala Paulin. Menurut aturan Pauling

suatu senyawa biner (senyawa yang terdiri dari dua jenis atom) dapat dianggap

sebagai senyawa ionik jika perbedaan keelektronegatifan antara atom-atom

penyusun senyawa tersebut lebih dari 1,7 menurut skala Pauling (data tentang nilai

keelektronegatigan atom atau unsur ada pada Tabel 3.11). Pemahaman yang lebih

mudah bagi siswa adalah bahwa senyawa ionik adalah senyawa yang terbentuk dari kation dan anion. Pada bagian ini akan dibahas bagaimana proses

pembentukan senyawa ionik melalui transfer elektron.

B.IKATAN ION (ELEKTROVALEN)

Ikatan ion atau elektrovalen adalah ikatan antara kation (atom yang

bermuatan positif ) dengan anion (atom yang bermuatan negatif) karena adanya

gaya tarik menarik (elektrostatik) dan perbedaan keelektronegatifan. Pembentukan

senyawa ionik didahului dengan pembentukan ion positif (kation) yang diperoleh

dengan cara melepaskan elektron dan pembentukan ion negatif (anion) yang

diperoleh dengan cara menerima elektron melalui perpindahan elektron dari atom-

atom yang berikatan, sehingga dihasilkan gaya elektrostatik. Untuk lebih memahami

bagaimana terbentuknya kation dan anion perhatikan gambar di bawah ini:

1. Proses pembentukan senyawa ionik Natrium klorida (NaCl)

Konfigurasi electron :

11Na = 2 8 1 Gas mulia yang memiliki konfigurasi elektron terdekat

dengan atom Na adalah ( 2 8 8 ) karena itu Na melepas 1

elektron membentuk Na+

17Cl = 2 8 7 Gas mulia yang memiliki konfigurasi elektron terdekat

dengan atom Cl adalah ( 2 8 8 ) karena itu Cl menerima 1 elektron membentuk Cl-

Struktur Lewis : Skema ion : Na (g) Na+ (g) + 1 e ( pembentukan kation) Cl (g) + 1 e Cl- (g) ( pembentukan anion ) Na+ (g) + Cl- (g) NaCl (g ) ( pembentukan pasangan ion ) + Na (g) + Cl(g) NaCl (g)

2. Proses pembentukan senyawa ionik Magnesium oksida (MgO)

Konfigurasi elektron :

12Mg = 2 8 2 Gas mulia yang memiliki konfigurasi elektron terdekat

dengan atom Mg adalah (2 8 8) karena itu Mg melepas 2

elektron membentuk Mg2+

8O = 2 6 Gas mulia yang memiliki konfigurasi elektron terdekat dengan atom Cl adalah (2 8) karena itu O menerima 2 elektron membentuk O2-

..

..O.

.Mg

+ -

Struktur Lewis :

Skema ion :2Mg (g) 2Mg+2 (g) + 4 e ( pembentukan kation)

O2 (g) + 4 e 2O-2 (g) ( pembentukan anion ) Mg+2 (g)+ O-2 (g) MgO (g ) ( pembentukan pasangan ion ) + 2Mg (g) + O2(g) MgO (g)

Patokan pembentukan senyawa ionik:

Jika atom memiliki elektron terluar 1,2,atau 3 , maka atom itu melepas elektron atau membentuk ion positifJika atom memiliki elektron terluar 5, 6, atau 7 maka atom menangkap elektron atau membentuk ion negatifJumlah muatan pada penggabungan kedua ion harus sama dengan 0

Contoh Soal:Tentukan rumus senyawa ionik yang terjadi antara atom 20 Ca dan 17 Cl.Jawab:Konfigurasi elektron 20 Ca : 2 8 8 2 → Gas mulia yang memiliki konfigurasi elektron terdekat dengan

atom Ca adalah (2 8 8) karena itu Ca melepas 2 elektron membentuk Ca2+

Konfigurasi elektron 17 Cl : 2 8 7 → Gas mulia yang memiliki konfigurasi elektron terdekat

dengan atom Cl adalah ( 2 8 8 ) karena itu Cl menerima 1 elektron membentuk Cl-

Penggabungan dua ion : Ca2+ Cl-. Karena jumlah muatan tidak sama maka harus dikalikan KPK kedua muatan menjadi ( Ca2+)1(Cl-)2.

Jadi rumus senyawa ionik yang terjadi antara atom 20 Ca dan 17 Cl adalah CaCl2.

Tugas Kegiatan Belajar 1: Ikatan IonikKerjakan soal di bawah ini!

1. Jelaskan bagaimana kriteria suatu unsur dikatakan stabil!……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

2. Bagaimanakah cara yang dilakukan oleh atom/unsur untuk memperoleh konfigurasi elektron yang stabil!……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

3. Apakah kriteria suatu senyawa membentuk ikatan ionik?……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

4. Tuliskan struktur Lewis dan skema ion terbentuknya senyawa Kalium fluorida (KF) dan Kalsium klorida (CaCl2)a. Senyawa Kalium fluorida

Konfigurasi elektron :19K = ………………cara yang digunakan untuk membentuk konfigurasi elektron seperti gas mulia…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………....

Konfigurasi elektron 9F = ……………………. cara yang digunakan untuk membentuk konfigurasi elektron seperti gas mulia……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

Struktur Lewis :

Skema ion : pembentukan kation :.................................................................. pembentukan anion :................................................................. pembentukan pasangan ion: ................................................................

b. Senyawa Kalsium FluoridaKonfigurasi elektron :20Ca = ………………cara yang digunakan untuk membentuk konfigurasi elektron seperti gas mulia………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….... Konfigurasi elektron 9F = ……………………. cara yang digunakan untuk membentuk konfigurasi elektron seperti gas mulia……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

Struktur Lewis :

Skema ion : pembentukan kation :.................................................................. pembentukan anion :................................................................. pembentukan pasangan ion: ................................................................

5. Unsur A mempunyai massa atom 24 dan inti atomnya mengandung 12 neutron. Inti atom unsur B mengandung 8 proton dan 8 neutron. Tuliskan rumus senyawa dan jenis ikatan yang terbentuk antara A dan B.Jumlah elektron unsur A:……………………………………Konfigurasi elektron unsur A: ………………………………Cara yang digunakan untuk membentuk konfigurasi elektron yang stabil………………………………………………………………………………… Jumlah elektron unsur B:……………………………………Konfigurasi elektron unsur B: ………………………………Cara yang digunakan untuk membentuk konfigurasi elektron yang stabil…………………………………………………………………………………

Struktur Lewis :

Skema ion : pembentukan kation :.................................................................. pembentukan anion :................................................................. pembentukan pasangan ion: ................................................................

C. Ikatan KovalenIkatan  kovalen  dapat  terjadi  karena  adanya  penggunaan elektron

secara bersama. Apabila ikatan kovalen terjadi maka kedua  atom  yang  berikatan 

tertarik  pada  pasangan  elektron  yang  sama.  Berkut adalah contoh pembentukan

ikatan kovalen pada gas hidrogen (H2).

(Gambar 4.1a) (Gambar 4.1b)

Masing-masing  atom  hidrogen  mempunyai  1  elektron  dan untuk

mencapai konfigurasi elektron yang stabil seperti unsur golongan  gas mulia maka

masing-masing atom hidrogen memerlukan tambahan 1 elektron. Tambahan 1

elektron untuk masing-masing atom hidrogen tidak  mungkin  didapat  dengan 

proses  serah  terima  elektron  karena keelekronegatifan yang sama. Sehingga

konfigurasi elektron yang stabil dapat  dicapai  dengan  pemakaian  elektron 

secara  bersama (Gambar 4.1b).  Apabila dua atom hidrogen saling mendekat,

maka akan terjadi gaya tarik dan gaya tolak elektrostatik antara keduanya. Gaya

tarik elektrostatik terjadi antara inti-inti atom yang bermuatan positif dengan

elektron-elektron yang bermuatan negatif. Gaya tolak elektrostatik terjadi antara inti

atom hidrogen dengan inti atom hidrogen yang lain serta awan elektron

(digambarkan seperti lingkaran pada Gambar 4.1b) dari atom hidrogen dengan

awan elektron dari atom hidrogen yang lain. Pada waktu dua atom hidrogen saling

mendekat, maka gaya tarik akan lebih kuat dibandingkan gaya tolak sampai jarak

antara dua atom hidrogen tetap. Pada jarak ini kekuatan gaya tarik dan gaya tolak

adalah seimbang dan antara dua atom hidrogen tersebut membentuk ikatan

kovalen.

Dalam bahasa yang lebih sederhana dapat dikatakan bahwa terjadinya

ikatan kovalen karena adanya proses pemakaian  elektron  secara  bersama  

dengan  penyumbangan masing-masing 1 elektron dari atom hidrogen untuk

menjadi pasangan elektron milik bersama. Pasangan elektron bersama ditarik oleh

kedua inti atom hidrogen yang berikatan. Pasangan elektron yang digunakan

secara bersama-sama ini disebut juga dengan pasangan elektron ikatan (PEI).

Pada waktu ikatan kovalen terbentuk, dua elektron yang ada dipakai secara

bersama oleh dua atom hidrogen yang berikatan. Dalam hal ini, dua elektron

..

..Cl ....

..

O..

...

..

N.

....

C.

...H ..

tersebut seakan-akan berfungsi sebagai “perekat” yang mengikat dua inti atom

hidrogen menjadi sebuah molekul H2.

Pembentukan Ikatan Kovalen

Dalam melukiskan ikatan kovalen , kita menggunakan struktur Lewis, yaitu setiap elektron valensi (elektron terluar) dari atom yang berikatan dilambangkan dengan tanda titik.Contoh :

Beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam pembentukan struktur lewis:

1. Pasangan elektron yang dipakai bersama-sama diletakkan diantara lambang kedua atom yang berikatan

2. Sesudah berikatan, setiap harus dikelilingi 8 elektron ( kecuali hidrogen yang hanya 2 elektron

Ikatan  kovalen  biasanya terjadi  antar  unsur  nonlogam karena mempunyai perbedaan keelektronegatifan relatif kecil menurut skala Pauling. Dibawah ini diberikan beberapa contoh pembentukan ikatan kovalen:

a. Gas Fluorida (2 atom F)

b. Metana (CH4)

c. Amonia (NH3)

Struktur Lewis pada senyawa disamping digambarkan sebagai titik-titik yang berada di sekitar atom atau unsur.

d. Air (H2O)

Berdasarkan pasangan elektron yang digunakan dalam ikatan dikenal ada dua jenis pasangan elektron, yaitu:

1. pasangan elektron ikatan (PEI) atau Bonding Pair (BP)2. pasangan elektron yang tidak digunakan dalam berikatan kovalen dan

disebut dengan Pasangan Elektron Bebas (PEB) atau Lone Pair (LP)

Beberapa aturan yang harus diperhatikan dalam menuliskan struktur Lewis pada ikatan kovalen adalah sebagai berikut:

1. Untuk unsur-unsur yang berada pada periode ke-2 dan mempunyai elektron valensi kurang dari 4 (Li, Be, dan B), maka unsur-unsur tersebut tidak harus mengikuti aturan oktet jika membentuk ikatan kovalen.

2. Jumlah elektron valensi maksimal yang dimilki oleh unsur-unsur pada periode kedua adalah 8.

3. Unsur-unsur yang berada pada periode ketiga atau lebih tidak harus mengikuti aturan oktet jika membentuk molekul senyawa atau ion poliatom. Jumlah elektron pada kulit terluar mungkin saja berjumlah lebih dari 8.

Jenis ikatan KovalenAda dua jenis ikatan kovalen yaitu ikatan kovalen tunggal dan ikatan kovalen ganda 1. Ikatan kovalen tunggal

Ikatan ini terbentuk apabila pasangan elektron yang digunakan untuk berikatan kovalen (PEI) berasal dari kedua unsur yang mengadakan ikatan.Contoh : HCl, H2O, CH4, CCl4, C2H6, dsb.

Molekul H2O mengandung 2 PEI dan 2 PEBMolekul CH4 mengandung 4 PEI dan tidak mempunyai PEB

2. Ikatan kovalen rangkap/ganda Ikatan ini terbentuk apabila pasangan elektron yang digunakan untuk berikatan kovalen (PEI) tidak semuanya berasal dari kedua unsur yang mengadakan ikatan. Ada yang berasal dari salah satu unsur. Ikatan kovalen rangkap ada yang berupa ikatan kovalen rangkap dua dan ikatan kovalen rangkap 3.Contoh : O2, CO2, C2H4, N2, C2H2, dsb.

Berdasarkan keelektronegatifan unsur-unsur pembentuknya, dikenal ikatan kovalen polar dan ikatan kovalen nonpolara. Ikatan kovalen polar Contoh : HCl, H2O, NH3, HF, dsb.

Adanya kepolaran ikatan dapat dijelaskan sebagai berikut. Pada senyawa ionik HF, struktur Lewis senyawa ini adalah sebagai berikut:

Meskipun inti atom H dan inti atom F sama-sama menarik pasangan elektron ikatan (PEI) ternyata tarikan atom F terhadap PEI lebih kuat daripada atom H. Hal ini disebabkan keelektronegatifan F lebih besar daripada keelektronegatifan H. Akibatnya letak PEI lebih dekat ke arah F. Oleh karena distribusi muatan tidak seragam, maka terjadilah dua kutub (dipol) dalam molekul HFl. Ikatan kovalen semacam ini disebut polar (berkutub). Atom yang keelektronegatifannya lebih besar menjadi kutub negatif dan sebaliknya.

PEI/BP

PEI/BP

Molekul CO2 mempunyai 4 PEI dan 4 PEBMolekul CO mempunyai 2 PEI dan 2 PEB

Suatu ikatan kovalen disebut polar apabila PEI tertarik lebih kuat ke salah satu atom

Adanya kepolaran ikatan disebabkan oleh perbedaan keelektronegatifan antara dua atom yang berikatan. Makin besar selisih keelektronegatifan antara dua atom yang berikatan, makin besar pula kepolaran ikatan.

Contoh :keelektronegatifan unsur-unsur F, Cl, Br, dan I menurut skala Pauling masing-masing adalah 4 ; 3 ; 2,8 ; dan 2,5.Susunlah kelima molekul di bawah ini berdasarkan urutan penambahan kepolaran 9 ikatan antara atom makin polar ).

ClF ICl BrCl BrF IBr Jawab:

Selisih keeelektronegatifan:

Cl dan F = 1,0 Br dan F = 1,2

I dan Cl = 0,5 I dan Br = 0,3

Br dan Cl = 0,2Urutan pertambahan kepolaran molekul:

BrCl IBr ICl ClF BrF. Diantara kelima molekul tersebut, BrF paling polar.

b.Ikatan kovalen non polar Contoh : N2, O2, CCl4, CH4, Cl2, dsb.

Pada Molekul Cl2, kedua atom Cl menarik PEI sana kuat, sebab atom yang

sejenis memiliki keelektronegatifan yang sama. Muatan terdistribusi merata,

sehingga tidak terjadi kutub. Ikatan kovalen semacam ini disebut ikatan non

polar ( tidak berkutub).

Suatu ikatan kovalen disebut nonpolar, apabila PEI tertarik sama kuat ke arah semua atom

Beberapa aturan sederhana yang dapat digunakan untuk menentukan kepolaran suatu iakatan kovalen adalah sebagai berikut:

1. Untuk molekul senyawa yang hanya mengandung dua jenis atom, kepolaran ikatan dapat ditentukan dengan mudah: Jika kedua atom sejenis, pasti memiliki ikatan non polar ( misalnya Cl2,

H2, Br2 dsb) Jika kedua atom itu tidak sejenis, pasti memiliki ikatan polar ( HCl, HBr,

dsb)2. Untuk molekul senyawa yang mengandung tiga jenis atom atau lebih,

kepolaran ikatannya ditentukan oleh pasangan elektron bebas (PEB) yang dimiliki atom pusat, yaitu atom yang berada persisi ditengah-tengah molekul. Jika atom pusat tidak memiliki PEB, maka bentuk molekul itu simetris,

sehingga PEI tertarik sama kuat ke semua atom. Akibatnya molekul tersebut non polar.

Jika atom pusat mempunyai PEB, maka bentuk molekul itu tidak simetris, sehingga PEI tertarik lebih kuat ke atom pusat. Akibatnya molekul tersebut polar.

Contoh Soal :Diketahui empat senyawa memiliki rumus kimia sbb : H2O CH4 NH3 CO2

Tentukan mana senyawa polar dan senyawa non polar ! Jawab: Struktur Lewis keempat senyawa tersebuta adalah:

H2O merupakan senyawa polar karena atom pusat O memiliki PEB CH4 merupakan senyawa non polar karena atom pusat C tidak memiliki PEB NH3 merupakan senyawa polar karena atom pusat N memiliki PEB CO2 merupakan senyawa non polar karena atom pusat C tidak memiliki PEB.

Kegunaan terpenting dari sifat kepolaran ikatan adalah agar kita dapat memilih pelarut yang sesuai jika ingin melarutkan suatu zat. Pelarut yang polar cenderung melarutkan zat terlarut polar, dan pelarut non polar cenderung melarutkan zat non polar. Pelarut polar yang sangat terkenal adalah air. Banyak sekali senyawa ionik ( Misalnya NaCl) atau senyawa kovalen polar ( misalnya HCl ) yang mudah larut dalam air. Pelarut non polar yang umum dijumpai di laboratorium adalah CCl4 ( karbon tetraklorida) yang sering dipakai untuk melarutkan senyawa non polar misalnya Iodium ( I2).

Ikatan kovalen Kovalen Koordinasi

Ikatan kovalen koordinasi atau semi polar adalah ikatan kovalen dimana

pasangan electron yang dipakai bersama berasal dari salah satu spesies (pihak), yaitu spesies yang mempunyai minimal satu pasang electron bebas. Contoh senyawa yang mempunyai ikatan kovalen koordinasi : NH4

+, SO3, H2SO4,

dsb.

Proses pembentukan NH4+

Senyawa NH4+ adalah senyawa yang terbentuk dari molekul NH3 dan ion hidrogen

(H+)

Tugas Kegiatan Belajar 2: Ikatan Kovalen

atau

O

8

C

6

C

6

C

6

H

1

C

6

O

8

N

7

Tuliskan struktur Lewis dari molekul-molekul senyawa di bawah ini, :

No Molekul Senyawa

Struktur LewisUnsur

Struktur Lewis Senyawa

Jumlah PEI dan PEB

Kepolaran Senyawa

1 Cl2

2 CO

3 CCl4

4 C3H6

5 CO

6 N2

Cl17

Cl

17

D. Ikatan LogamPekerjaan konstruksi dapat dilakukan dengan cara pemanasan (hot working)

atau tanpa menggunakan proses pemanasan (cold working). Pengelasan

merupakan contoh pekerjaan dengan pemanasan, sedangkan pekerjaan tanpa

pemanasan misalnya adalah penempaaan, pengepresan, penarikan atau

pembengkokkan. Kedua metode pengerjaan ini harus memperhatikan sifat fisis

bahan yang digunakan karena sifat fisis ini akan berhubungan dengan struktur

mikro bahan yaitu struktur kristal logam. Beberapa sifat fisi bahan yang harus

diperhatikan adalah sifat mekanis, sifat fisis, sifat kemis, dan sifat teknologis.

1. Sifat mekanis meliputi kekenyalan, kekuatan, keuletan, kekerasan, dan lain-

lain.

2. Sifat fisis suatu logam adalah bagaimana keadaan logam itu apabila

mengalami peristiwa fisika, misalnya waktu terkena pengaruh panas dan

pengaruh listrik.

Karena pengaruh panas yang diterimanya pada suhu tertentu, bahan akan

mencair atau hanya mengalami perubahan bentuk dan ukurannya. Dari sifat

fisis ini, dapat ditentukan titik lebur suatu logam dan titik didihnya, sifat

menghantarkan panas, dan sifat menghantarkan listrik

3. Sifat kemis berhubungan dengan kemampuan bahan tersebut apabila terjadi

kontak langsung dengan bahan kimia.Misalnya apakah bahan itu larut atau

terjadi reaksi bila bersentuhan dengan larutan asam atau basa ?

Pembahasan mengenai sifat kemis bahan ini akan dilakukan pada bab 7.

4. Sifat Teknologis merupakan kemampuan suatu bahan dalam proses

pengerjaannya secara teknis. Sifat itu meliputi kemampuan bahan untuk dilas

(weldability), kemampuan untuk ditempa (malleability) atau diregangkan

(ductility)

Pada bab 3 tentang struktur atom, anda mengetahui bahwa setiap zat

tersusun atas atom-atom. Logam merupakan zat yang berwujud padat, hal ini

menunjukkan bahwa atom-atom dalam logam tersusun saling berdekatan atau

rapat. Kedudukan antara atom-atom logam tersebut relatif sama antara satu atom

dengan atom yang lain dan tersusun teratur membentuk ikatan yang disebut

dengan ikatan logam. Susunan yang teratur inilah yang dinamakan dengan kristal

atau susunan kristal pada logam. Apabila atom-atom logam dianggap sebagai bola-

bola keras, maka susunan atom-atom logam tersebut tidak akan bisa mampat

Tempat selitan

sepenuhnya dan akan menyisakan tempat kosong yang disebut dengan tempat

selitan (interstitial sites) antara bola atom-atom logam yang berdekatan. Dalam

susunan dua dimensinya ada beberapa kemungkinan susunan yang dapat

terbentuk, dua diantaranya adalah susunan bujursangkar dan susunan heksagonal

seperti ditunjukkan paga gambar 2.5

(a) (b)

Berdasarkan model susunan atau ikatan atom-atom logam pada gambar 2.5 terlihat

bahwa susunan atom logam dapat berupa:

1. Susunan rapat

Pada gambar (b) terlihat bahwa satu atom logam akan bersinggungan

secara langsung dengan enam atom logam yang lain, sehingga ukuran

tempat selitan lebih kecil dibandingkan pada gambar (a), karena itu susunan

atom-atom logam secara heksagonal disebut dengan susunan kemasan

terkarib, kemasan rapat atau susunan rapat (close packing atau close

packed)

2. Bukan susunan rapat

Pada gambar (a) terlihat bahwa satu atom logam akan bersinggungan

secara langsung dengan empat atom logam yang lain, sehingga ukuran

tempat selitan lebih besar dibandingkan pada gambar (b), karena itu

susunan atom-atom logam secara bujursangkar bukan merupakan susunan

rapat

Gambar 4.1 Susunan atom logam (a) bujursangkar (b) heksagonal

Dari model dua dimensi pada gambar

2.5 diatas, “lapisan-lapisan” atom-atom

logam akan saling bertumpukan secara

teratur sehingga terbentuk susunan

berulang yang bersifat tiga dimensi.

Susunan berulang yang bersifat tiga

dimensi ini disebut dengan struktur

kristal.

Dari susunan tiga dimensi atom-atom logam, dapat dibuat sel-sel satuan yang

menunjukkan posisi atom-atom logam dalam kesatuan yang berulang. Gambar

2.7 dapat memberikan gambaran yang lebih lengkap mengenai beberapa

susunan atom logam.

Gambar 4.2 . Susunan Tiga Dimensi Atom Logam dengan Struktur Kubus Berpusat Badan

Gambar 4.3 Beberapa Susunan Atom Logam

(gambar dikutip dari Oktavianto, 2010:5 (on line)

Susunan atom logam

Susunan rapat Bukan susunan rapat

Dapat berupa

Susunan rapat heksagonal

hexagonal close packing

Susunan rapat kubus

cubic close packing

Kubus berpusat badan

Body centered cubic

Kubus sederhana

Sel satuan

HeksagonalKubus berpusat muka

Face centered cubic

Sel satuan

Susunan atom logam

yang lain

Gambar 4.4. Pola Susunan Atom-atom Pada Kristal Logam

Sebagian logam mengkristal dalam satu pola susunan atom-atom, sebagian lagi

mengkristal dalam dua atau tiga pola susunan atom-atom. Beberapa pola susunan

atom logam dan atom semilogam (metaloid) dalam kristalnya disajikan dalam

Gambar 2.8. Pada gambar 2.8, logam yang berada di dalam lingkaran seperti

tembaga (Cu) mengkristal dalam susunan rapat kubus (ccp); logam yang berada di

dalam segi enam seperti Zink (Zn) mengkristal dalam susunan rapat heksagonal

(hcp); logam yang berada dalam bujursangkar seperti Kromium (Cr) mengkristal

dalam susunan kubus berpusat badan(bcc).

Logam dapat mengkristal lebih dari satu struktur. Gejala ini disebut dengan

alotropi atau polimorfisme (polymorphism). Polimorf-polimorf dari kristal logam

seringkali ditunjukkan dengan awalan α-, β-, γ-, dan seterusnya. Sebagai contoh

logam besi (Fe) yang pada gambar 2.8 berada dalam lingkaran dan bujursangkar.

Hal ini menunjukkan bahwa logam Fe dapat mengkristal dalam susunan rapat

kubus (ccp) dan susunan kubus berpusat badan (bcc). Fernite (besi α) pada

kelarutan maksimum karbon 0,025% mengkristal dalam susunan rapat kubus pusat

badan (bcc) pada suhu dibawah 912oC, Austenite (besi γ) dengan kelarutan

maksimum karbon 2% mengadopsi struktur kristal rapat kubus (ccp) yang

mempunyai sel satuan kubus pusat muka (fcc) pada suhu antara 912oC – 1394oC,

sedangkan besi-δ dengan kelarutan karbon maksimal 0,1% mengadopsi struktur

kristal bcc pada suhu sekitar 1493oC.

Pada proses penempaan logam digunakan besi jenis Austenite (besi γ)

karena mempunyai struktur kristal fcc. Struktur kristal ini lebih rapat sehingga

memudahkan proses penempaan logam( lihat secara lengkap di halaman 13).

Fernite (besi α) yang mempunyai struktur kristal bcc lebih sesuai untuk keperluan

pembuatan alat-alat konstruksi yang berhubungan dengan panas tinggi karena

struktur kristal bcc memungkinkan lebih banyak atom karbon di tempat selitan

sehingga jumlah atom karbon yang ditempatkan bisa lebih banyak. Besi yang diberi

tambahan karbon disebut dengan baja karbon, bertambahnya jumlah atom karbon

yang ditambahkan akan membuat sifat besi semakin keras dan kuat sehingga tahan

pada suhu yang lebih tinggi tapi tidak tepat bila digunakan untuk pengerjaan dingin

(cold working) seperti penempaan karena kandungan karbon yang tinggi akan

menyebabkan sifat besi keras tetapi rapuh.

Pekerjaan konstruksi logam meliputi penempaaan, pengepresan, penarikan

atau pembengkokkan. dasarkan model susunan rapat, pada waktu logam ditempa

atau diregangkan, atom-atom logam yang terdapat pada suatu lapisan menggelincir

di atas permukaan lapisan atom-atom logam yang lain seperti ditunjukkan pada

gambar 2.8. Lapisan atom-atom logam mudah menggelincir di atas lapisan yang

lainnya apabila atom-atomnya tersusun rapat. Bila lapisan atom-atomnya tidak

rapat, maka suatu lapisan akan lebih sulit menggelincir sehingga sukar untuk

ditempa.Logam yang atomnya tersusun dengan pola susunan rapat heksagonal

(hcp) atau susunan rapat kubus (ccp) lebih mudah ditempa dibandingkan logam

yang atom-atomnya tersusun dengan pola kubus pusat badan (bcc). Emas (hcp)

dan Zink (hcp) lebih mudah ditempa dibanding kromium (bcc).

Beberapa sifat logam seperti tahan panas dan dapat menghantarkan arus listrik dapat diterangkan melalui ikatan logam yang menggunakan awan elektron.

Adanya awan elektron inilah yang dapat menyebabkan logam mempunyai kedua sifat diatas.

Arah tempaan logam

Lapisan A

Lapisan B

Arah tempaan

Lapisan CLapisan C

Lapisan A

Gambar 4.4 Perpindahan Posisi Lapisan Atom Pada Saat Logam Ditempa

Gambar kiri: Sebelum Logam Ditempa; Gambar Kanan Setelah Logam Ditempa

Muatan positif dari atom logam yang tersusun secara teratur

Awan elektron yang berada di sekitar atom logam yang bersifat “ mobile” dan mudah bergerak

E. Bentuk MolekulIkatan kimia dapat digambarkan melalui struktur Lewis. Struktur Lewis ini

menggambarkan susunan elektron dari atom-atom yang berikatan dan dapat

menunjukkan jumlah pasangan elektron bebas dan jumlah pasangan elektron

ikatan sekitar atom pusat. Teori domain elekton akan menjelaskan susunan elektron

dalam suatu atom yang berikatan. Posisi elektron ini akan mempengaruhi bentuk

geometri molekulnya dan bentuk geometri ini akan dijelaskan melalui teori VSEPR.

Geometri (bentuk) molekul adalah

gambaran tentang susunan atom-atom

dalam molekul berdasarkan susunan

ruang pasangan elektron atom dalam

pusat, pasangan elektron ini adalah

pasangan elektron yang digunakan

untuk berikatan (PEI) maupun pasangan

elektron yang bebas (PEB). Orang yang

pertama kali mempelajari bentuk

molekul ini adalah Sidgwick dan Powell

(1940) yang mengemukakan bahwa

bentuk suatu molekul dapat diterangkan

berdasarkan semua susunan pasangan

elektron (PEI dan PEB) yang terdapat

pada kulit valensi atom pusatnya. Ide ini

kemudian dikembangkan oleh Gillespie

dan Nyholm yang menyatakan bahwa

stereokimia atau bentuk molekul suatu

atom ditentukan oleh tolakan antara

pasangan-pasangan elektron yang

terdapat pada kulit valensi atom

pusatnya. Teori ini kemudian dikenal

dengan teori VSEPR (Valence Shell

Electron Pain Repulsion).

Gambar 4.5 Beberapa Bentuk Molekul Senyawa