ikatan kimia

44
IKATAN KIMIA Drs. I Gusti Agung Gede Bawa, M.Si Jurusan Kimia FMIPA Udayana

Upload: hudi-nurwendi

Post on 27-Jun-2015

272 views

Category:

Documents


2 download

TRANSCRIPT

Page 1: Ikatan Kimia

IKATAN KIMIA

Drs. I Gusti Agung Gede Bawa, M.Si

Jurusan KimiaFMIPA Udayana

Page 2: Ikatan Kimia

Materi Ikatan Kimia

• Gaya Intramolekuler

* Ikatan ionik

* Ikatan kovalen

• Gaya Intermolekuler@ Gaya dipol-dipol

@ Gaya ion-dipol

@ Gaya dispersi

@ Gaya Van der Waals

@ Ikatan hidrogen

• Ikatan logam

• Stabilitas senyawa :* Senyawa ionik (Energi Kisi)

* Senyawa kovalen (Energi Ikat)

• Geometri Molekuler (khusus senyawa kovalen)

@. VSEPR

@. Teori Ikatan Valensi

@. Teori Orbital Molekul

• Polaritas Senyawa* Polaritas ikatan

* Polaritas senyawa

Page 3: Ikatan Kimia

Gaya Intramolekuler

• Gaya yang memegang atom-atom dalam suatu molekul.

• Gaya Intramolekuler dibedakan menjadi dua, yaitu :

1. Gaya Ionik (ikatan ion)

Ikatan yang terjadi sebagai akibat terjadinya serah-

terima elektron antara atom-atom yang memiliki

potensial ionisasi rendah dengan atom-atom yang

memiliki affinitas elektron tinggi.

Gol. IA ; IIA dengan VIA ; VIIA

Page 4: Ikatan Kimia

2. Ikatan Kovalen

Ikatan yang terjadi sebagai akibat penggunaan

pasangan elektron secara bersama-sama diantara

atom-atom yang berikatan.

Ikatan ini umumnya terjadi antara unsur-unsur non

logam

Contoh :

HCl ; Cl2 ; PCl5

Page 5: Ikatan Kimia

Gaya Intermolekuler

• Gaya tarik menarik diantara molekul-molekul.

Gaya ini bertanggung-jawab terhadap :

1. Prilaku non-ideal dari suatu gas

2. Keberadaan fase terkondensasi suatu materi.

• Gaya dipol-dipolGaya yang bekerja pada molekul-molekul polar

+ – + – + –

– + – + – +

+ – + – + –

Page 6: Ikatan Kimia

• Gaya ion-dipol

Gaya yang terjadi pada suatu ion dengan molekul polar

• Gaya dispersi

Gaya yang bekerja pada molekul-molekul non-polar

+ –– +

Na+I–

– +

+ – +

– +

Page 7: Ikatan Kimia

• Ikatan hidrogen

Jenis interaksi dipol-dipol yang khusus antara atom hidrogen dalam suatu ikatan polar,seperti O―H atau N―H dengan atom-atom yang elektronegatif, seperti O, N atau F.

• Ikatan logamIkatan yang terjadi diantara atom-atom logam

NHO

H

HH

H

Page 8: Ikatan Kimia

Stabilitas suatu senyawa

• Senyawa ionikStabilitas senyawa ionik bergantung pada interaksi dari semua ion-ion yang terlibat dalam pembentukan kisi kristalnya.

Ukuran kuantitatifnya dinamakan Energi Kisi :

Energi yang diperlukan untuk memisahkan secara lengkap 1 mol senyawa ionik padat menjadi ion-ion dalam keadaan gas.

Page 9: Ikatan Kimia

Penentuan Energi Kisi• Secara tidak langsung menggunakan siklus Born-Haber

• Siklus Born-Haber menghubungkan antara energi kisi dengan energi ionisasi, affinitas elektron, dan sifat-sifat atom atau molekul lainnya.

Contoh :

Penentuan energi kisi senyawa ionik LiF(s).

Pembentukan senyawa LiF(s), berdasarkan reaksi :

Li(s) + ½ F2(g) LiF(s). ∆Hfo = -594,1 kJ

Page 10: Ikatan Kimia

Pembentukan senyawa ini sesungguhnya melibatkan beberapa tahapan reaksi, yaitu : Perubahan litium padat menjadi gas (entalpi sublimasi)

Li(s) Li(g) ∆H1o = 155,2 kJ

Disosiasi ½ mol gas F2 menjadi atom F(g)

½ F2(g) F(g) ∆H2o = 75,3 kJ

Ionisasi 1 mol atom Li(g)

Li(g) Li+(g) + e ∆H3o = 520 kJ

Bertambahnya 1 mol e pada atom F(g) (afinitas e)

F(g) + e F–(g) ∆H4o = -333 kJ

Bergabungnya 1 mol Li+(g) dengan 1 mol F–(g) membentuk 1 mol LiF(s)

Li+(g) + F–(g) LiF(s) ∆H5o = ……. ?

Page 11: Ikatan Kimia

• Siklus Born-Harber

H3o

H4o

Li(g) + F(g) F(g) + Li+(g)

H1o H2

o H5

o

Hfo

Li(s) + ½ F2(g) LiF(s)

Hfo = H1

o + H2o + H3

o + H4o + H5

o

– H5o = Energi kisi

Page 12: Ikatan Kimia

Kekuatan ikatan kovalen

• Energi ikat disosiasi

Energi yang diperlukan untuk memutuskan ikatan tertentu dari 1 mol molekul diatomik dalam keadaan gas.

H2(g) H(g) + H(g) ∆Ho = 436,4 kJ

Cl2(g) Cl(g) + Cl(g) ∆Ho = 242,7 kJ

HCl(g) H(g) + Cl(g) ∆Ho = 431,9 kJ

• Energi ikat rata-rata

Mengukur kekuatan ikatan kovalen menjadi lebih komplek untuk molekul poliatomik.

Contoh :

Energi yang diperlukan untuk memutuskan ikatan O―H pertama dalam molekul H2O, berbeda dengan energi yang diperlukan untuk memutuskan ikatan O―H kedua.

Page 13: Ikatan Kimia

H2O(g) H(g) + OH(g) ∆Ho = 502 kJ

OH(g) H(g) + O(g) ∆Ho = 427 kJ

Berdasarkan studi H2O di atas, kita dapat memahami mengapa energi dari ikatan O―H, dalam dua molekul yang berbeda tidak sama.

Jadi untuk molekul poliatomik, kita hanya dapat mengatakan energi ikat rata-ratanya.

Page 14: Ikatan Kimia

Geometri Molekuler

“Penataan tiga dimensi dari suatu atom dalam molekul.”

Beberapa sifat fisik dan sifat kimia, seperti titik leleh, titik didih, densitas, dan jenis reaksi yang molekul alami dipengaruhi oleh geometri molekulnya.

Ada dua cara yang umum dipakai untuk menentukan geometri molekuler, khususnya senyawa kovalen.

1. Metode VSEPR

2. Teori Ikatan Valensi

Page 15: Ikatan Kimia

Teori VSEPR• Didasari pada tolak menolak pasangan elektron kulit

valensi.

• Tolak menolak ps. e. bebas x ps. e. bebas > ps. e. bebas x ps. e. ikatan > ps. e. ikatan x ps. e. ikatan.

• Pedoman menggunakan Model VSEPR1. Tulislah struktur Lewis dari suatu molekul.2. Hitunglah jumlah total pasangan elektron yang mengelilingi

atom pusat.3. Ikatan rangkap 2 dan 3, dianggap sebagai ikatan tunggal.4. Dalam meramalkan sudut ikatan, ingat tolak menolak ps. e

bebas x ps. e bebas > ps. e bebas x ps. e ikatan > ps. e ikatan x ps. e ikatan.

Page 16: Ikatan Kimia

• Dengan memperhatikan struktur Lewis senyawa-senyawa kovalen, maka kita dapat mengelompokan senyawa-senyawa tersebut menjadi dua kelompok, yaitu :

1. Atom pusat tidak mempunyai pasangan elektron

bebas

2. Atom pusat mempunyai pasangan elektron bebas.

Ad. 1. Atom pusat tanpa pasangan elektron bebas.

Contoh : BeCl2

• Struktur lewisnya :

Cl Be Cl

Page 17: Ikatan Kimia

• Karena atom pusat mengandung 2 pasangan elektron ikatan yang saling tolak menolak, menyebabkan kedua pasangan elektron ikatan ini menjauh sampai pada suatu posisi dimana tingkat tolakan paling minimum, dalam hal ini membentuk sudut 180o.

Page 18: Ikatan Kimia

Tataan elektron Bentuk Contoh

Linear

Segi tiga planar

Tetrahedral

Page 19: Ikatan Kimia

Tataan elektron Bentuk Contoh

Segitiga bipiramida

Oktahedral

Page 20: Ikatan Kimia

Atom pusat memiliki pasangan elekron bebas

Jlm ps. e. pd atom pusat

Jlm. Ps. e. ikatan

Bentuk Contoh

3

4

4

2

3

2

..

Bengkokan

Segitiga piramida

Bengkokan

GeF2

NH3

H2O

Page 21: Ikatan Kimia

Jlm ps. e. pd atom pusat

Jlm. Ps. e. ikatan

Bentuk Contoh

5

5

5

4

3

2

Tetrahedral tak beraturan

Bentuk T

Linear

SF4 ; IF4+ ;

XeO2F2

ClF3 ; ICl3

I3– ; ICl2

– ; XeF2

Page 22: Ikatan Kimia

Jlm ps. e. pd atom pusat

Jlm. Ps. e. ikatan

Bentuk Contoh

6

6

5

4

Piramida segiempat

Segi empat planar

BrF5 ; SbS52– ;

XeOF4

IF4– ; XeF4 ;

ICl4–

Page 23: Ikatan Kimia

Latihan :

• Ramalkan bentuk Geometri dari :

a. ClO3– ; XeO4 ; CO3

2–

b. SO3 ; CCl4 ; H2CO

c. FCl2+ ; AsF5 ; SeO2

d. TeF4 ; SbCl6– ; NO2

– ; PO43–

e. SbH3 ; PCl4+ ; SiO4

4–

Page 24: Ikatan Kimia

Teori Ikatan Valensi

• Teori ikatan valensi menganggap bahwa elektron-elektron dalam suatu molekul menempati orbital atom individunya.

• Pembentukan ikatan terjadi akibat tumpang-tindih (overlapping) antara orbital-orbital kulit valensi dari masing-masing atom individu.

Contoh :

Pembentukan H2 merupakan hasil dari tumpang-tindih orbital 1s dari masing-masing atom H.

Page 25: Ikatan Kimia

• Pembentukan HF

• Pembentukan H2S

Page 26: Ikatan Kimia

• Pembentukan F2

Page 27: Ikatan Kimia

Orbital Hibrid• Tidak semua pembentukan ikatan dapat dijelaskan

dengan model overlapping seperti di atas.

Contoh : BeH2

* Konfigurasi elektron valensi atom Be : 1s2 2s2

* Pada keadaan dasar, orbital atom 2s tidak dapat melakukan

overlapping, karena orbital ini mengandung dua elektron.

* Overlapping dapat terjadi apabila masing-masing orbital

mengandung satu elektron.

* Hal ini dapat dipecahkan dengan mengeksitasi sebuah

elektron valensi ke orbital diatasnya (orbital 2p), sehingga

konfigurasi elektron valensinya menjadi : 2s1 2p1

* Jika dalam kondisi ini dia melakukan overlapping dengan

orbital atom yang diikatnya, maka bentuk molekul yang

diramalkan oleh teori VSEPR maupun bentuk riilnya tak dapat

dijelaskan.

Page 28: Ikatan Kimia

* Teori mekanika kuantum, memungkinkan untuk mencampur

dua orbital yang tidak sama dalam atom yang sama untuk

menghasilkan orbital-orbital hibrid.

Page 29: Ikatan Kimia

* Jumlah orbital hibrid yang dihasilkan sama dengan jumlah

orbital yang dicampur.

* Orientasi orbital-orbital hibrid yang dihasilkan, akan

menentukan bentuk geometri molekulnya.

Page 30: Ikatan Kimia

Pembentukan BCl3

• Konfigurasi elektron atom B pada keadaan :

Dasar : [He] 2s2 2p1

Tereksitasi : [He] 2s1 2p2

Hibrid yang terjadi : sp2

Page 31: Ikatan Kimia

• Pembentukan etana

Page 32: Ikatan Kimia
Page 33: Ikatan Kimia

Pembentukan Etena

• Molekul etena (CH2 = CH2)

• Konfigurasi elektron atom C pada keadaan :

Dasar : [He] 2s2 2p2

Tereksitasi : [He] 2s1 2p3 karena atom C hanya mengikat 3 atom lain, yaitu 1 atom C dan 2 atom H, maka hibrid yang terjadi sp2 dengan sebuah elektron yang tidak terlibat dalam hibridisasi.

Page 34: Ikatan Kimia
Page 35: Ikatan Kimia

Pembentukan molekul formaldehid

Page 36: Ikatan Kimia

Pembentukan etuna

Page 37: Ikatan Kimia

Pembentukan gas N2

Page 38: Ikatan Kimia

Polaritas Senyawa• Polaritas suatu senyawa ditentukan oleh :

1. Polaritas ikatan

2. Bentuk molekul Polaritas ikatan ditentukan beda nilai keelektronegatifan dari

atom-atom yang terikat.

Beda keelektronegatifan = 0 ikatan non-polar

Beda keelektronegatifan 0 ikatan polar

Contoh :

H―H ; Cl―Cl molekul non-polar, ikatan non-polar

H―Cl ; H―Br molekul polar, ikatan polar Molekul diatomik mudah melihat polaritasnya.

Page 39: Ikatan Kimia

• Untuk senyawa poliatomik, polaritasnya juga ditentukan oleh bentuk molekulnya.

Contoh :

CO2 ikatan polar, molekul non-polar

BCl3 ikatan polar, molekul non-polar

CCl4 ikatan polar, molekul non-polar

Page 40: Ikatan Kimia

• Ikatan polar, molekul non polar

• Ikatan polar, molekul polar

• Ikatan polar, molekul non polar

Page 41: Ikatan Kimia

Soal :1. Klor trifluorida (ClF3) adalah zat untuk proses fluorinasi yang telah

digunakan untuk memisahkan uranium dari produk batang bahan bakar di reaktor nuklir.a. Tulislah rumus dot cross Lewis ClF3

b. Tentukan hibridisasi di atom Cl yang digunakan dalam pembentukan ClF3

c. Ramalkan gambar bentuk molekul ClF3 berdasarkan orbital hibrida yang anda uraikan pada pertanyaan “b”.

d. Berikan gambar bentuk lain yang mungkin, dan jelaskan menurut anda mengapa ClF3 tidak berbentuk seperti ini.

e. Hantaran listrik cairan ClF3 hanya sedikit lebih rendah daripada hantaran listrik air murni. Hantaran listrik cairan ini dijelaskan dengan adanya autoionisasi ClF3 membentuk ClF2

+ dan ClF4-.

Ramalkan bentuk molekul ClF2+ dan ClF4

-.

Page 42: Ikatan Kimia

2. Secara kimiawi unsur Xenon (Xe) adalah unsur lemban (inert). Unsur ini membentuk sejumlah senyawa kimia dengan unsur-unsur elektronegatif seperti dengan fluorin dan oksigen. Reaksi xenon dengan fluorin yang jumlahnya beragam dapat menghasilkan XeF2 dan XeF4. Selanjutnya, bila XeF2 dan XeF4 direaksikan dengan air, yang bergantung pada kondisinya, dapat menghasilkan XeO3, XeO4 dan H2XeO6 serta senyawa campuran seperti XeOF4. Nomor atom Xe = 54; F = 9 dan O = 8.

Pertanyaan :

a. Gambarkan struktur keenam senyawa tersebut berdasarkan teori ikatan valensi.

b. Prediksikan / ramalkan struktur dari keenam senyawa tersebut berdasarkan teori VSEPR.

Page 43: Ikatan Kimia

3. Dua senyawa yang salah satu unsurnya dari halogen (fluorin) yaitu SF4 dan BrF5. Nomor atom : S = 16; Br = 35 dan F = 9.

Pertanyaan :

a. Gambarkan rumus Lewis (dot) bagi masing-masing senyawa tersebut.

b. Gambarkan struktur ruangannya.

c. Sebutkan hibridisasinya

d. Sebutkan struktur mana yang memenuhi aturan oktet ?

e. Sebutkan bentuk ruang yang terbangun dari kedua senyawa atas dasar teori VSEPR.

f. Tuliskan struktur elektronik orbital ikatan dalam S dalam SF4 dan Br dalam BrF5.

g. Adakah peristiwa resonansi di kedua struktur senyawa tersebut.

Page 44: Ikatan Kimia

4. Gambarkan struktur dot Lewis untuk molekul berikut ini. Tunjukkan muatan formalnya (bila ada) pada atom yang sesuai.

a. HCO3-

b. SO2

c. N2O

d. (PO4)3-