Penjelasan Tentang Ikatan Kimia (Kimia Dasar)

Ikatan Kimia

Adalah proses pembentukan suatu senyawa baru dari penggabungan atau ikatan antar atom yang satu dengan atom lainnya. Atau sebuah proses fisika yang bertanggung jawab dalam interaksi gaya tarik menarik antara dua atom atau molekul yang menyebabkan suatu senyawa diatomik atau poliatomik menjadi stabil.

Kekuatan ikatan-ikatan kimia sangatlah bervariasi. Pada umunya ikatan ion dan kovalen dianggap memiliki ikatan yang kuat, sedangkan ikatan hidrogen dan ikatan Van Der Waals memiliki ikatan yang lemah.

BACA JUGA : Penjelasan Tentang Mekanika Kuantum

Ikatan ion adalah ikatan yang terbentuk akibat gaya tarik listrik (gaya Coulomb) antara ion yang berbeda. Ikatan ion juga dikenal sebagai ikatan elektrovalen

Ikatan ion dapat terjadi jika unsur-unsur yang bereaksi sama-sama memiliki kelektronegatifan yang besar sehingga memungkinkan terjadinya serah terima elektron

adalah ikatan kimia yang terbentuk melalui perpindahan elektron dari atom logam ke atom bukan logam. (Transfer elektron)

Gas mulia (golongan VIII) memiliki kestabilan yang bagus disebabkan konfigurasi elektronnya yang penuh (yakni, konfigurasi elektron di kulit terluarnya, kulit valensi terisi penuh). Atom selain gas mulia cenderung mendapatkan muatan listrik (elektron) dari luar atau memberikan muatan listrik ke luar, bergantung  apakah jumlah elektron di kulit terluarnya lebih sedikit atau lebih banyak dari atom gas mulia yang terdekat dengannya.

Bila suatu atom kehilangan elektron, atom tersebut akan menjadi kation yang memiliki jumlah elektron yang sama dengan gas mulia terdekat, sementara bila atom mendapatkan elektron, atom tersebut akan menjadi anion yang memiliki jumlah elektron yang sama dengan atom gas mulia terdekatnya.

Contoh (ikatan ionik):

 Na⁺ à 1s²2s²2p⁶3S¹

Cl^– à    1s²2s²2p⁶3s²3p⁵

Ikatan kovalen tunggal adalah ikatan kimia yang terbentuk karena penggabungan 1 pasang elektron antara dua atom bukan  logam. (penggunaan bersama elektron)

Aturan penulisan rumus Lewis

1)        Semua elektron valensi ditunjukkan dengan titik di sekitar atomnya.

2)        Satu ikatan (dalam hal ini, ikatan tunggal) antara dua atom dibentuk dengan penggunaan

bersama dua elektron (satu elektron dari masing-masing atom)

3)        Satu garis sebagai ganti pasangan titik sering digunakan untuk menunjukkan pasangan elektron

ikatan.

4)        Elektron yang tidak digunakan untuk ikatan tetap sebagai elektron bebas. Titik-titik tetap

digunakan untuk menyimbolkan pasangan elektron bebas.

5)        Kecuali untuk atom hidrogen (yang akan memiliki dua elektron bila berikatan), atom umumnya

akan memiliki delapan elektron untuk memenuhi aturan oktet.

Ikatan koordinasi (koordinat)

Adalah pengembangan dari ikatan ion dan ikatan kovalen yang ada sebelumnya. Namun kedua ikatan tersebut belum bisa menjawab beberapa persoalan penggabungan molekul-molekul sehingga perlu ada valensi tambahan atau disebut sebagai valensi utama.

BACA JUGA : Penjelasan Tentang Mekanika Kuantum

Menurut Werner, atom kobalt dalam garam luteo berkombinasi dengan tiga anion khlorida dengan valensi utamanya (trivalen) dan enam amonia dengan valensi tambahannya (heksavalen) membentuk suatu oktahedron dengan atom kobaltnya di pusat                                                                                                                                                                    

Kekulé telah mengungkapkan amonium khlorida sebagai NH₃・HCl. Menurut Sidgewick, suatu ikatan koordiant dibentuk oleh atom nitrogen dari amonia dan proton menghasilkan ion amonium NH4⁺, yang selanjutnya membentuk ikatan ion dengan ion khlorida menghasilkan amonium

Khlorida. Amonia adalah donor elektron karena mendonorkan pasangan elektron, sementara proton adalah akseptor elektron karena menerima pasangan elektron di dalam orbital kosongnya.

Contoh soal

Tuliskan rumus Lewis trifluoroboron BF₃, dan jelaskan alasan mengapa senyawa ini membentuk

adduk (senyawa adisi) BF₃・NH₃.

Jawab

Boron ⁵B adalah anggota golongan 3, dan konfigurasi elektronnya adalah 1s² 2s² 2p¹, jadi boron memiliki tiga elektron valensi. Setiap elektron valensinya dapat membentuk ikatankovalen dengan satu elektron valensi fluorin. Kemudian, atom boron hanya memiliki enam elektron valensi, kurang dua dari yang dihubungkan  dengan atom stabil. Dengan pembentukan ikatan koordinat dengan pasangan elektron amonia, baik boron maupun nitrogen mendapatkan delapan elektron valensi yang berkaitan dengan atom stabil.

IKATAN KOVALEN

Mekanika kuantum ikatan kimia

Dua atom saling berikatan karena adanya energi system. Karena adanya energi dari system terkadang molekul yang terbentuk antara dua atom mempunyai ikatan kimia yang lebih besar dari atom pembentuknya.

BACA JUGA : Penjelasan Tentang Struktur Atom (Kimia Dasar)

Masalah ini diselesaikan dengan menggunakan mekanika kuantum (mekanika gelombang). Fisikawan Jerman Walter Heitler (1904-1981) dan fisikawan Jerman/Amerika Fritz London (1900-1954) memecahkan masalah ini.

Mereka menghitung energi sistem sebagai fungsi jarak antar atom dan mendapatkan bahwa ada lembah dalam yang berkaitan dengan energi minimum yang diamati dalam percobaan (yakni pada jarak ikatan) tidak dihasilkan. Mereka mengambil pendekatan lain: mereka menganggap sistem dengan elektron yang

posisinya dipertukarkan dan menghitung ulang dengan asumsi bahwa dua sistem harus menyumbang sama pada pembentukan ikatan. Mereka mendapatkan kemungkinan pembentukan ikatan meningkat, dan hasil yangsama dengan hasil percobaan diperoleh.

Pendekatan ikatan Valensi

Bila dua atom hidrogen dalam keadaan dasar pada jarak tak hingga satu sama lain, fungsi gelombang sistemnya adalah 1s₁(1)1s₂ (2) (yang berkaitan dengan keadaan dengan elektron 1 berkaitan dengan proton 1 dan elektron 2 berhubungan dengan proton 2. (atau 1s₁(2)1s₂(1) yang berkaitan dengan keadaan dimana elektron 2 terikat di proton 1 dan elektron 1 berikatan dengan proton 2.

Pada kasus 2 buah proton yang saling mendekat, ikatan energinya bisa dianalisa dengan:

Ψ+= N+［1s₁(1)1s₂(2) +1s₁(2)1s₂(1)］                                               (3.1)

Ψ-= N-［1s₁(1)1s₂(2) – 1s₁(2)1s₂(1)］

dengan N+ dan N- adalah konstanta yang menormalisasi fungsi gelombangnya. Dengan

menyelesaikan persamaan ini, akan diperoleh nilai eigen E+ dan E-.

Metoda diatas disebut dengan metoda ikatan valensi (valence-bond/VB)

Pendekatan orbital molekul

Metoda VB dikembangkan lebih lanjut oleh ilmuwan Amerika termasuk John Clarke Slater (1900-1978) dan Linus Carl Pauling (1901-1994). Metodanya disebut metoda orbital molekul (molecular orbital, MO)

Persamaannya dapat dinyatakan sebagai berikut:

Ψ+ (1, 2) = φ+(1)･φ+(2) = a[1s₁(1) + 1s₂(1)] x a[1s₁(2) + 1s₂(2)]

                                             = a2[1s₁(1) 1s₁(2) + 1s(1) 1s₂(2) + 1s₁(2)1s₂(1) + 1s₂(1) 1s₂(2)]

Contoh soal

1. Energi interaksi antara dua muatan  listrik Q1 dan Q2 (keduanya adalah bilangan bulat positif atau

negatif) yang dipisahkan dengan jarak r (nm) adalah E = 2,31×10^–19Q1Q2/r (J nm). Hitung energi

interaksi untuk kasus: (1) interaksi antara Na⁺dan Cl^–dengan r = 0,276 nm; (2) interaksi antara

Mg²⁺dan O^2–dengan r = 0,205 nm.

Jawab

• E = 2,31 x 10^–19(+1)(-1)/(0,276) = -8,37 x 10^–19 (J); atau untuk per mol,

E(mol) = -8,37 x 10^–19 x 6,022 x 10²³ J = 5,04 x 10⁵ J = 504,0 kJ.

• E = 2,31×10^–19 (+2)(-2)/(0,205) = -4,51 x 10^–18 (J); atau per mol,

E(mol) = -4,51 x 10^–18 x 6,022 x 10²³ J = 2,71 x 10⁵ J = 271,0 kJ 57

Alasan mengapa yang kedua lebih besar adalah lebih besarnya muatan ion dan kedua karena jarak

antar ionnya lebih pendek.

2.    Dengan mengikuti aturan oktet,tuliskan rumus struktur Lewis senyawa-senyawa berikut:

(a) hidrogen fluoride HF (b) nitrogen N₂(c) metana CH₄(d) karbon tetrafluorida CF₄ (e) kation nitrosil NO⁺

(f) ion karbonat CO₃^2– (g) asetaldehida HCHO