Prinsip Reaksi Kimia Kekuatan Ikatan Kimia

KIMIA : cabang IPA yang mempelajari struktur, sifat dan reaksi materi.

Dalam reaksi kimia ada 3 hal yang dipelajari :- struktur materi- komposisi- energi materiKimia : kimia anorganik dan kimia organikReaksi anorganik :- melibatkan ionik - gaya elektrostatik kuat- berlangsung sangat cepatReaksi organik:- non ionik- interaksi lemah krn gaya elektrostatik lemah- berjalan lambat\PRINSIP REAKSI KIMIA

Dalam reaksi kimia dijumpai 2 hal : stabilitas dan reaktivitasStabilitas: suatu ukuran yang menggambarkan kekuatan ikatan suatu

senyawa (kekuatan ikatan makin tinggi maka senyawa makin stabil dan sebaliknya)semakin stabil energi makin rendah

(stabilitas merupakan besaran thermodinamika)Reaktivitas:Merupakan ukuran laju reaksi (suatu senyawa makin reaktif terhadap senyawa lain jika reaksinya makin cepat)

shg reaktivitas merupakan besaran kinetika.

TETAPI fakta dapat ditemukan - senyawa stabil, reaktif - senyawa stabil tidak reaktifContoh:H2O lebih stabil dari O2 sebab kuat ikatan H2O > O2 HCl lebih stabil dari O2 sebab kuat ikatan HCl > O2 HCl + NH3 NH4Cl stabil O2 + NH3 tdk stabil

Untuk mempelajari reaksi kimia ada 2 pendekatan : thermodinamika dan kinetikaPendekatan thermodinamika didasarkan pada tingkat energi materi (dipandang dari keadaan awal dan keadaan akhir)Pendekatan kinetika didasarkan pada laju dan mekanisme proses.

Reaksi kimia merupakan proses perubahan zat baik struktur, komposisi maupun energi Apa yg terjadi selama reaksi berlangsung? Mengapa reaksi kimia berlangsung?

Tujuan mempelajari kimia : untuk mengendalikan reaksi kimia

Berarti :

mengupayakan agar suatu reaksi kimia berlangsung jika secara natural reaksi tidak berlangsung sedangkan reaksi tersebut diperlukan mengupayakan agar suatu reaksi kimia tidak berlangsung jika secara natural reaksi tsb berlangsung sedangkan reaksi tersebut tidak dikehendaki

Untuk dapat mengendalikan reaksi kimia yg baik maka harus mengetahui apa yg terjadi pada reaksi kimia

Reaksi kimia : reaktan produk

Atom A + atom B A-B Mula-mula atom A maupun B terurai menjadi atom-atom bebas (gas atomic)(gas yg terdiri dari atom-atom bebas)

Jika interaksi antara A-B dpt mengatasi interaksi A-A atau B-B maka terjadilah reaksi A-BJika interaksi antara A-B lebih lemah dari interaksi A-A atau B-B maka reaksi tidak berlangsung

Jadi interaksi (gaya) menentukan apakah reaksi berlangsung atau tidak

Interaksi 2 atom yang didekatkan ada gaya tarik dan gaya tolak

Ikatan kimia terbentuk jika E tarik > E tolak

A-B dapat bergabung kalau tingkat energi rendah, Energi tarik(ikat) besar karena interaksi kuat

Kekuatan Ikatan KimiaStabilitas : menggambarkan kuatnya ikatan kimiaReaktif : sering dianalogikan sebagai senyawa tidak stabil

Ikatan kimia: 2 atom yang berdekatan dapat membentuk ikatan akibat dari redistribusi atau orientasi elektron-elektron untuk membentuk susunan yang lebih stabil.

Jenis ikatan kimia :

- Ikatan kovalen- Ikatan ionik (elektrovalen)- ikatan kimia karakteristik (ikatan logam, ikatan hidrogen, ikatan Van der Waals)

Ikatan Kovalen Kovalen Normal atom-atom yang berikatan saling memberikan elektron untuk digunakan bersama

Kovalen Koordinasi elektron berasal dari salah satu atom

Kekuatan Ikatan KovalenIkatan kovalen antara atom-atom kecil cenderung lebih kuat dari ikatan antara atom-atom besarIkatan kovalen antar atom-atom makin lemah bila selisih bilangan kuantum utama antara elektron valensi 2 atom yang berikatan makin besar

contoh CH4 PH3 Ge4 n 1 2 3 rn rn = (ao/z)n2

Kekuatan ikatan kovalen cenderung makin kuat apabila polaritas ikatan makin besar

Menurut Pauling:Ikatan kimia pada hakekatnya merupakan ikatan kovalenIkatan kimia diperkuat oleh polarisasi molekulPolarisasi meningkatkan energi ikat senyawa meningkatkan stabilitas senyawaPolarisasi molekul terjadi karena perbedaan elektronegativitas antara 2 atom yang berdekatan|XA-XB| ~ peningkatan energi ikat karena polarisasi ikatan

Untuk ikatan dalam molekul A-BEnergi ikat AB = energi ikat jika AB kovalen murni + peningkatan energi ikat krn polarisasi ikatan ABEA-B = EA-B (kov murni) + AB|XA-XB| = 0,208 (AB)1/2AB = energi resonansi ABAB = EAB EAB kovalen murniEAB diestimasi dari entalpi pembentukan atau terukur scr eksperimentalEAB kovalen murni = (EAA.EAB)1/2

Elektronegativitas = kemampuan relatif suatu unsur untuk menarik elektron dari atom lainnya yang berikatan

Kovalen murni hanya berasal dari atom yang samaSenyawa yang 100% ionik tidak ada

Senyawa yang memiliki 2 atom berdekatan bermuatan parsial positif cenderung kurang stabil

contoh : N2O4 2NO2

Ikatan kovalen normal yang memiliki ikatan rangkap parsial sebagai hasil resonansi adalah lebih stabil daripada ikatan tunggal maupun ikatan rangkap yang terlokalisasi

contoh pada CH3COOH seharusnya O-H lebih kuat tetapi karena pengaruh resonansi C-O menjadi lebih kuat. Adanya keterlibatan ikatan rangkap menyebabkan ikatan O-H lebih lemah

Beberapa konsep dalam reaksi kimia:Konsep bilangan oksidasi : muatan yang seakan-akan dimiliki oleh atom dalam molekul apabila distribusi elektron di sekitar atom itu dihitung dengan ketentuan : 1. Elektron yang ada di antara 2 atom yg sama,

terdistribusi sama untuk masing-masing atom 2. Elektron yang ada di antara 2 atom yg berbeda dianggap terdistribusi seluruhnya pada atom dengan elektronegativitas yang lebih tinggiContoh bil oksidasi H dlm H2 = 0, H dlm HCl = +1, H dlm CH4 =+1 dll2) Konsep muatan formal : muatan yang seakan-akan dimiliki oleh suatu atom dalam suatu molekul/ion apabila distribusi elektron di sekitar atom-atom itu diperhitungkan dengan asumsi bahwa elektronegativitas semua unsur adalah sama 3) Konsep muatan parsial : muatan yang dimiliki oleh atom dalam suatu molekul atau ion (muatan aktual), dinyatakan dalam kelipatan muatan elementer Contoh O dlm OH = -0,67, O dlm H2O = -0,25

Muatan formal = (jml elektron terluar) - (jml elektron tak berikatan) - 1/2 (jml elektron berikatan)

Contoh :

Kekuatan ikatan kovalen koordinasiBergantung pada kemampuan donor untuk memberikan pasangan elektron dan kemampuan aseptor untuk menerima elektronFaktor-faktor yang mempengaruhi kemampuan atom donor Muatan parsial atom donor

contoh NH3 merupakan donor yg baik NF3 bukan donor N(CH3)3 lebih baik daripada N(CF3)3

Keterlibatan atom donor pada pembentukan ikatan rangkap

contoh N(CH3)3 > N(SiH3)3

Kemampuan gugus yang terikat pada atom donor untuk memberikan atau menarik elektron

contoh NH3 < N(CH3)3

Polarisabilitas (kemampuan mengalami polarisasi atau pergeseran elektron) atom donor

makin besar ukuran atom donor akan makin tinggi polarisabilitasnya

Konsentrasi pasangan elektron pada atom donor

contoh HOH, ROH, ROR > RCOH, RCOR, RCOOH

Faktor-faktor yang mempengaruhi atom aseptor

Muatan parsial atom aseptor

(semakin positif semakin efektif)

Ketersediaan orbital kosong

Keterlibatan orbital kosong aseptor pada pembentukan

ikatan rangkap (parsial) (efektivitas akseptor berkurang jika terlibat pembentukan ikatan rangkap)

Ikatan yang terbentuk antara 2 atom dimana selisih elektronegativitas kedua atom tsb cukup besar shg memungkinkan transfer elektron dari satu atom ke atom lain shg terbentuk ion positif dan negatif.

Oleh karena itu kekuatan ikatan ionik sepenuhnya ditentukan oleh gaya tarik antar ion yang berupa gaya elektrostatik CoulombF = (1/4o) (Q1Q2/r2)Ikatan Ionik

Kekuatan ikatan ionikIkatan ionik yang kuat akan terbentuk antara ion-ion berukuran kecil bermuatan tinggi

contoh LiF > CsIApabila senyawa ionik terjadi antara kation dan anion dg perbedaan ukuran besar sedemikian sehingga memungkinkan kontak antara anion dg anion atau kation dg kation maka kekuatan ionik akan diperlemah oleh gaya tolak antar ion sejenis.

Ikatan LogamDalam keadaan padat, atom-atom logam tersusun secara rapat

Elektronegativitas logam tidak tinggi sehingga elektron terluar terikat relatif lemah dan elektron valensi logam dapat bergerak bebas

Ikatan logam : ikatan yang terjadi antara kation-lation logam dengan elektron-elektron bebas

Kekuatan Ikatan LogamKekuatan ikatan logam ditentukan oleh jumlah orbital setengan penuh. Semakin banyak orbital penuh yang dimiliki semakin kuat ikatan logamnya

Unsur-unsur utama dalam satu golongan kekuatan ikatan logam menurun dari atas ke bawah

Unsur-unsur transisi (gol f dan d) dalam satu golongan kekuatan ikatan logam meningkat dari atas ke bawah

Ikatan HidrogenSuatu atom H berikatan kovalen dengan atom elektronegatif (F, O, N) sedemikian hingga akibat dari polarisasi pasangan elektron yang berikatan memerlukan muatan positif.

Pasangan elektron yang tidak berikatan (non-bonding) tersedia pada salah satu atom sedemikian hingga dapat didonasikan ke atom H yang bermuatan positif

misalnya : F, N, O dllIkatan antara 2 molekul atau lebih dimana atom H terikat di antara dua atom lain yang elektronegatifIkatan hidrogen terbentuk jika :

Jenis ikatan hidrogen Ikatan hidrogen inter molekular :

Jika atom H bertindak sebagai jembatan antara 2 molekul (mis. Air, amonia, HF, asam asetat, dll)

Ikatan hidrogen intramolekular :

ikatan hidrogen terbentuk di dalam molekul (mis. o-nitrofenol, o-aminofenol, dll)

Akibat ikatan hidrogen :Titik didih dan panas penguapan cairan Kelarutan ViskositasPerilaku azeotropikKonstanta dielektrikumSpektra IRStruktur kristal