ikatan kimia i

Ikatan Kimia I:Ikatan Kovalen

Bab 9

Struktur Elektron Atom

Rumus Gelombang SchrodingerIn 1926 Schrodinger menulis suatu rumusan yang mendeskripsikan sifat-sifat partikel dan gelombang dari e-

Fungsi gelombang () menyatakan:

1. energi e- memiliki jml tertentu

2. probabilitas memperoleh e-

dalam suatu volume ruang

Rumus Schrodinger hanya dapat memprediksi atom hidrogen. Untuk sistem dg banyak elektron hanya dapat dilakukan perkiraan.

7.5

Rumus Gelombang Schrodinger

fn(n, l, ml, ms)

bilangan kuantum utama n

n = 1, 2, 3, 4, ….

n=1 n=2 n=3

7.6

jarak e- dari inti

kerapatan e- (orbital 1s) turun dg cepat ketika jarak dari inti bertambah

Dimana 90% dari kerapatan e- untukorbital 1s

7.6

= fn(n, l, ml, ms)

Bilangan kuantum momentum sudut l

Untuk nilai tertentu n, l = 0, 1, 2, 3, … n-1

n = 1, l = 0n = 2, l = 0 or 1

n = 3, l = 0, 1, or 2

Ukuran “volume” ruangan yang ditempati e-

l = 0 orbital sl = 1 orbital p

l = 2 orbital d

l = 3 orbital f


7.6

l = 0 (orbital s)

l = 1 (orbital p)

7.6

l = 2 (orbital d)

7.6

= fn(n, l, ml, ms)

Bilangan kuantum magnetik ml

Untuk nilai tertentu lml = -l, …., 0, …. +l

orientasi orbital dlm ruang

Jika l = 1 (orbital p), ml = -1, 0, or 1Jika l = 2 (orbital d), ml = -2, -1, 0, 1, or 2


7.6

ml = -1 ml = 0 ml = 1

ml = -2 ml = -1 ml = 0 ml = 1 ml = 27.6

= fn(n, l, ml, ms)

bilangan kuantum spin elektron ms

ms = +½ or -½


ms = -½ms = +½

7.6

Eksistensi (dan energi) elektron pd atom dideskripsikanoleh fungsi gelombang khas .

Prinsip larangan Pauli – tidak ada elektron2 dlm satuatom yg memiliki keempat bilangan kuantum yg sama.


= fn(n, l, ml, ms)

Tiap kursi teridentifikasi secara khusus (E, R12, S8)Tiap posisi hanya dapat menampung satu individu pada suatu waktu

7.6


= fn(n, l, ml, ms)

Kulit – elektron dengan nilai n yang sama

Subkulit – elektron dengan nilai n dan l yang sama

Orbital – elektron dg nilai n, l, dan ml yang sama

Berapa banyak elektron yg dapat ditampung orbital?

Jika n, l, dan ml tetap, maka ms = ½ or - ½

= (n, l, ml, ½)or= (n, l, ml, -½)

Satu orbital dapat menampung 2 elektron 7.6

Berapa banyak orbital 2p terdapat pada atom?

2p

n=2

l = 1

jika l = 1, maka ml = -1, 0, or +1

3 orbital

Berapa banyak elektron dapat ditempatkan pada subkulit 3d?

3d

n=3

l = 2

If l = 2, maka ml = -2, -1, 0, +1, or +2

5 orbital dapat menampung total 10 e-

7.6

Energi di orbital pada atom dg satu elektron

Energi hanya ditentukan oleh bilangan kuantum utama n

En = -RH ( )1n2

n=1

n=2

n=3

7.7

Energi di orbital pd atom dg banyak elektron

Energi ditentukan oleh n dan l

n=1 l = 0

n=2 l = 0n=2 l = 1

n=3 l = 0n=3 l = 1

n=3 l = 2

7.7

“Tata cara pengisian” elektron pd orbital dg energi terendah(prinsip Aufbau)

H 1 elektron

H 1s1

He 2 elektron

He 1s2

Li 3 elektron

Li 1s22s1

Be 4 elektron

Be 1s22s2

B 5 elektron

B 1s22s22p1

C 6 elektron

? ?

7.7

C 6 elektron

Susunan elektron yang paling stabil dalam subkulit adalah susunan dengan jumlah spin paralel terbanyak (aturan Hund).

C 1s22s22p2

N 7 elektron

N 1s22s22p3

O 8 elektron

O 1s22s22p4

F 9 elektron

F 1s22s22p5

Ne 10 elektron

Ne 1s22s22p6

7.7

Urutan pengisian subkulit pada atom berelektron banyak

1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s < 3d < 4p < 5s < 4d < 5p < 6s

7.7

Konfigurasi electron merupakan bagaimana elektron tersebar di antara berbagai orbital atom.

1s1

Bilangan kuantum utama n Bilangan kuantummomentum sudut l

jumlah elektronpd orbital atau subkulit

diagram orbital

H

1s1

7.8

Bagaimanakah konfigurasi elektron Mg?

Mg 12 elektron

1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s

1s22s22p63s2 2 + 2 + 6 + 2 = 12 elektron

7.8

Tersusun menjadi [Ne]3s2 [Ne] 1s22s22p6

Berapakah nomor kuantum yang mungkin bagi elektron subkulit terluar Cl?

Cl 17 elektron 1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s

1s22s22p63s23p5 2 + 2 + 6 + 2 + 5 = 17 elektron

Elektron terakhir ditambahkan pd orbital 3p

n = 3 l = 1 ml = -1, 0, or +1 ms = ½ or -½

Subkulit terluar yang terisi dengan elektron

7.8

Paramagnetik

Elektron tdk berpasangan

2p

Diamagnetik

Seluruh elektron berpasangan

2p

7.8

9.1

Elektron valensi adalah elektron terluar dr suatu atom.Elektron valensi adalah elektron yang berpartisipasipada ikatan kimia.

1A 1ns1

2A 2ns2

3A 3ns2np1

4A 4ns2np2

5A 5ns2np3

6A 6ns2np4

7A 7ns2np5

Golongan Unsur # e- valensi Konfigurasi e-

Struktur Lewis / Rumus titik elektron

Rumus yang dirancang bangun dengan menggunakan lambang Lewis

Berguna untuk menjelaskan ikatan kovalen, dan untuk mendiagramkan apa yang terjadi bila atom-atom bergabung

membentuk senyawa ion.

9.2

Li + F Li+ F -

Ikatan Ionik

1s22s1 1s22s22p5 1s2 1s22s22p6

[He] [Ne]

Li Li+ + e-

e- +F F -

F -Li+ + Li+ F -

9.3

Energi statik (E) meningkat jika Q meningkat dan/atau jika r turun.

senyawa Energi elektrostatik

MgF2

MgO

LiF

LiCl

2.957

3.938

1.036

853

Q= +2,-1

Q= +2,-2

r F < r Cl

Energi Elektrostatik

E = k Q+Q-r

Q+ adalah muatan dari kation

Q- adalah muatan dari anionr merupakan jarak antara ion

Energy Elektrostatik (E) merupakan energi yang dibutuhkan untuk sepenuhnya memisahkan satu mol senyawa ionik padat menjadi ion-ion gas.

Ikatan kovalen adalah ikatan yang terbentuk karenapemakaian bersama dua elektron oleh dua atom.

Kenapa dua atom berbagi elektron?

F F+

7e- 7e-

F F

8e- 8e-

F F

F F

Struktur Lewis untuk F2

Pasanganelektronbebas




Ikatan kovalen tunggal


9.4

8e-

H HO+ + OH H O HHatau

2e- 2e-

Struktur Lewis air

Ikatan ganda – dua atom menggunakan dua atau lebihpasangan elektron bersama-sama.


O C O atau O C O

8e- 8e-8e-

Ikatan gandaIkatan ganda

Ikatan rangkap tiga – dua atom menggunakan bersamatiga pasang elektron.

N N

8e- 8e-

N N

Ikatan rangkap tigaIkatan rangkap tiga

atau

9.4

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 Tungal9.4

H F FH

Ikatan kovalen polar atau ikatan polar dimana elektron-elektron menghabiskan lebih banyak waktunya untuk berada di dekat salah satu atom.

Daerahkaya elektronDaerah

miskin elektron e- kayae- miskin

+ -

9.5

Keelektronegatifan adalah kemampuan suatu atom untuk menarik elektron dalam ikatan kimia.

Afinitas Eletron - terukur, Cl tertinggi

Keelektronegatifan - relatif, F tertinggi

X (g) + e- X-(g)

9.5

Kovalent

berbagi e-

Kovalen Polar

transfer sebagian e-

Ionik

transfer e-

Meningkatnya perbedaan keelektronegatifan

Klasifikasi ikatan berdasarkan perbedaan keelektronegatifan

Perbedaan Tipe Ikatan

0 Kovalen

2 Ionik

0 < dan <2 Kovalen Polar

9.5

Tentukan apakah ikatan berikut adalah ionik, kovalen polar, Atau kovalen: Ikatan pada CsCl; ikatan pada H2S; danIkatan NN pada H2NNH2.

Cs – 0,7 Cl – 3,0 3,0 – 0,7 = 2,3 Ionik

H – 2,1 S – 2,5 2,5 – 2,1 = 0,4 Kovalen Polar

N – 3,0 N – 3,0 3,0 – 3,0 = 0 Kovalen

9.5

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.

Penulisan Struktur Lewis

9.6

Tuliskan Struktur Lewisdari 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 valensiTahap 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 e- valensi ?

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

9.6

Tulis 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

9.6

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

9.7

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 HC – 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

9.7

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

9.7

Muatan Formal dan Struktur Lewis

9.7

1. 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

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.

O O O+ -

OOO+-

O C O

O

- -O C O

O

-

-

OCO

O

-

-9.8

Apakah struktur resonansi dari ionkarbonat (CO3

2-)?

Pengecualian Aturan Oktet

Oktet Taklengkap

H HBeBe – 2e-

2H – 2x1e-

4e-

BeH2

BF3

B – 3e-

3F – 3x7e-

24e-

F B F

F

3 ikatan tunggal (3x2) = 69 ps. bebas (9x2) = 18

Total = 24

9.9

Pengecualian Aturan Oktet

Molekul Berelektron Ganjil

N – 5e-

O – 6e-

11e-

NO N O

Oktet yang diperluas (atom2 dr unsur2 dg bilangan utama kuantum n > 2)

SF6

S – 6e-

6F – 42e-

48e-

S

F

F

F

FF

F

6 ikatan tunggal (6x2) = 1218 ps. bebas (18x2) = 36

Total = 48

9.9

Perubahan entalpi yang diperlukan untuk memutuskan ikatan tertentu dlm satu mol gas molekul gas disebut Energi Ikatan.

H2 (g) H (g) + H (g) H0 = 436,4 kJ

Cl2 (g) Cl (g) + Cl (g) H0 = 242,7 kJ

HCl (g) H (g) + Cl (g) H0 = 431,.9 kJ

O2 (g) O (g) + O (g) H0 = 498,7 kJ O O

N2 (g) N (g) + N (g) H0 = 941,4 kJ N N

Energi Ikatan

Energi Ikatan

Ikatan tunggal < Ikatan Ganda < Ikatan Rangakp Tiga

9.10

Energi ikatan rata2 dalam molekul poliatomik

H2O (g) H (g) + OH (g) H0 = 502 kJ

OH (g) H (g) + O (g) H0 = 427 kJ

Energi ikatan OH rata2 = 502 + 427

2= 464 kJ

9.10

Energi Ikatan (BE) dan perubahan Entalpi dalam reaksi

H0 = total energi masuk – total energi keluar

= BE(reaktan) – BE(produk)

Bayangkan suatu reaksi dilakukan dengan memutuskan seluruh ikatan2 pada reaktan dan kemudian atom2 gas digunakan untuk membentuk seluruh ikatan2 pada produk.

9.10

9.10

H2 (g) + Cl2 (g) 2HCl (g) 2H2 (g) + O2 (g) 2H2O (g)

Gunakan energi ikatan utk menghitung perubahan entalpi:H2 (g) + F2 (g) 2HF (g)

H0 = BE(reaktan) – BE(produk)

Ikatan yg terputus

Jumlah ikatan yg terputus

Energi ikatan (kJ/mol)

Perubahan energi (kJ)

H H 1 436,4 436,4

F F 1 156,9 156,9

Ikatan yg terbentuk

Jumlah ikatan yg terbentuk

Energi ikatan (kJ/mol)

Perubahan energi (kJ)

H F 2 568,2 1.136,4

H0 = 436,4 + 156,9 – 2 x 568,2 = -543,1 kJ

9.10

ikatan kimia i

Documents