Selasa, 24 September 2019

Ikatan Dan Unsur Kimia


A.      Klasifikasi Ikatan
unsur-unsur tidak selalu berada sebagai atom tunggal, melainkan cenderung bergabung dengan atom unsur sejenis/berbeda lainnya melalui ikatan kimia membentuk zat berupa unsur atau senyawa dalam upaya mencapai kondisi stabil.
ada 4 jenis ikatan kimia, yakini ikatan ion (ikatan elektrovalen),iktan kovalen,ikatan koordinasi, dan ikatan logam. jenis ikatan yang menggambarkan bagaimana cara atom-atom berikatan dan struktur yang terbentuk, akan mempengaruhi  sifat zat yang terbentuk.
Ikatan kimia adalah ikatan yang terjadi antara atom-atom yang membentuk suatu molekul. Konsep ini pertama kali dikemukakan pada tahun 1916 oleh Gilbert Newton Lewis (1875-1946) dari Amerika dan Albrecht Kossel (1853-1927) dari Jerman (Martin S. Silberberg, 2000). Konsep tersebut adalah:
 Kenyataan bahwa gas-gas mulia (He, Ne, Ar, Kr, Xe, dan Rn) sukar membentuk senyawa merupakan bukti bahwa gas-gas mulia memiliki susunan elektron yang stabil.
Setiap atom mempunyai kecenderungan untuk memiliki susunan elektron yang stabil seperti gas mulia. Caranya dengan melepaskan elektron atau menangkap elektron.
 Untuk memperoleh susunan elektron yang stabil hanya dapat dicapai dengan cara berikatan dengan atom lain, yaitu dengan cara melepaskan elektron, menangkap elektron, maupun pemakaian elektron secara bersama-sama.
Selain gas mulia di alam unsur-unsur tidak selalu berada sebagai unsur bebas (sebagai atom tunggal), tetapi kebanyakan bergabung dengan atom unsur lain. Tahun 1916 G.N. Lewis dan W. Kossel menjelaskan hubungan kestabilan gas mulia dengan konfigurasi elektron. Kecuali He; mempunyai 2 elektron valensi; unsur-unsur gas mulia mempunyai 8 elektron valensi sehingga gas mulia bersifat stabil. Atom-atom unsur cenderung mengikuti gas mulia untuk mencapai kestabilan. Jika atom berusaha memiliki 8 elektron valensi, atom disebut mengikuti aturan oktet. Unsur-unsur dengan nomor atom kecil (seperti H dan Li) berusaha mempunyai elektron
valensi 2 seperti He disebut mengikuti aturan duplet. Cara yang diambil unsur supaya dapat mengikuti gas mulia, yaitu:
 melepas atau menerima elektron
pemakaian bersama pasangan elektron.
 Ikatan Ion
Ikatan ion terbentuk akibat adanya melepas atau menerima elektron oleh atom-atom yang berikatan. Atom-atom yang melepas elektron menjadi ion positif (kation) sedang atom-atom yang menerima elektron menjadi ion negatif (an- ion). Ikatan ion biasanya disebut ikatan elektrovalen. Senyawa yang memiliki ikatan ion disebut senyawa ionik.
Senyawa ionik biasanya terbentuk antara atom-atom unsur logam dan nonlogam. Atom unsur logam cenderung melepas elektron membentuk ion positif, dan atom unsur non- logam cenderung menangkap elektron membentuk ion negatif. Contoh: NaCl, MgO, CaF2, Li2O, AlF3, dan lain-lain.
Senyawa yang mempunyai ikatan ion antara lain :
Golongan alkali (IA) [kecuali atom H] dengan golongan halogen (VIIA) Contoh : NaF, KI, CsF.
Golongan alkali (IA) [kecuali atom H] dengan golongan oksigen (VIA) Contoh : Na2S, Rb2S,Na2O.
Golongan alkali tanah (IIA) dengan golongan oksigen (VIA) Contoh : CaO, BaO, MgS
Garam dapur yang disebut natrium klorida, NaCl merupakan contoh yang mudah untuk memahami terjadinya ikatan ion. Disini terjadi serah terima elektron, yaitu atom natrium melepaskan sebuah elektron valensinya sehingga terjadi ion natrium, Na+ dan elektron ini diterima oleh atom klor sehingga terjadi ion klorida, Cl-.
Na (2.8.1) → Na+ (2.8) + e
Cl (2.8.7) + e → Cl- (2.8.8)
Selanjutnya ion klorida dan ion natrium saling tarik menarik dengan gaya elektrostatis sehingga terjadi ikatan ion. Terbentuklah natrium klorida, NaCl.
Mari kita perhatikan magnesium klorida, MgCl2. Setiap atom logam magnesium melepaskan dua elektron pada kulit terluarnya membentuk ion Mg2+. Dua elektron ini diserahkan kepada dua atom non-logam klor sehingga terbentuk dua ion klorida, Cl-.
Mg (2.8.2) → Mg2+(2. 8) + 2e
[ Cl (2.8.7) + e → Cl- (2.8.8) ] 2x
Ion-ion magnesium dan klorida melakukan tarik-menarik dengan gaya elektrostatis sehingga terbentuk MgCl2.Lihat gambar berikut :
Senyawa-senyawa seperti NaCl dan MgCl2 yang berupa padatan terbentuk melalui ikatan ion disebut senyawa ionik. Ikatan ion terjadi antara atom-atom logam dengan non-logam. Dalam ikatan ion jumlah elektron yang dilepas logam sama dengan jumlah elektron yang diterima oleh non-logam.
Sifat Fisis Senyawa Ion
Beberapa sifat senyawa ion, antara lain:
Memiliki Titik Didih dan Titik Leleh yang Tinggi
Ion positif dan negatif dalam kristal senyawa ion tidak bebas bergerak karena terikat oleh gaya elektrostatik yang kuat. Diperlukan suhu yang tinggi agar ion-ion memperoleh energi kinetik yang cukup untuk mengatasi gaya elektrostatik.
Keras Tetapi Rapuh
Bersifat keras karena ion-ion positif dan negatif terkait kuat ke segala arah oleh gaya elektrostatik. Bersifat rapuh dikarenakan lapisan-lapisan dapat bergeser jika dikenakan gaya luar. Ion sejenis dapat berada satu di atas yang lainnya, sehingga timbul tolak-menolak yang sangat kuat yang menyebabkan terjadinya pemisahan.
Berupa Padatan pada Suhu Ruang
Larut Dalam Pelarut Air, Tetapi Umumnya Tidak Larut Dalam Pelarut Organik

                garam (senyawa ionik yang dilarutkan dalam air)
Tidak Menghantarkan Listrik Dalam Fasa Padat, Tetapi Menghantarkan Listrik Pada Fasa Cair

IKATAN KOVALEN
Zat-zat lain di sekitar kita berupa molekul-molekul gas, cair, dan ada beberapa zat berupa padatan tersusun atas atom-atom yang menggunakan ikatan kovalen. Atom-atom yang sama atau hampir sama keelektronegatifannya cenderung membentuk ikatan kovalen dengan menggunakan pasangan elektron bersama. Hampir semua senyawa kovalen terbentuk dari atom-atom non-logam. Dua atom non-logam saling menyumbangkan elektron sehingga tersedia satu atau lebih pasangan elektron yang dijadikan milik bersama. Senyawa yang berikatan kovalen juga disebut senyawa kovalen.

Atom hidrogen memiliki sebuah elektron pada kulit pertamanya, agar konfigurasi elektronnya penuh seperti gas mulia helium maka hidrogen memerlukan satu elektron lagi (gambar ). Gas hidrogen yang merupakan molekul H2 terdiri dari dua atom hidrogen yang saling menyumbangkan elektronnya sehingga masing-masing atom hidrogen memiliki konfigurasi elektron yang stabil. Jika kita perhatikan gambar , elektron pada atom pertama diberi tanda titik kecil dan atom lainnya dengan titik besar.
Air mengandung molekul H2O. Atom oksigen yang mempunyai 6 elektron valensi membutuhkan 2 elektron lagi agar seperti gas mulia.Kedua elektron itu diperoleh dari dua atom hidrogen. Jadi atom oksigen dapat membentuk dua ikatan kovalen dalam molekul H2O.
pembentukan ikatan kovalen tunggal pada senyawa CH4  berikut ini. Konfigurasi elektron atom 6C: 2, 4. Jadi, atom C memiliki 4 elelktron valensi. Pada pembentukan CH4, elektron dari H berpasangan dengan elektron dari atom C. Dalam atom C terdapat empat elektron yang tidak berpasangan sehingga untuk memenuhi kaidah oktet diperlukan empat atom H.

Pada setiap atom H yang dilingkari , terdapat dua elektron (duplet) dan pada atom C yang dilingkari terdapat delapan elektron (oktet). Tanda titik (.) dan tanda silang (x) hanya notasi yang digunakan untuk membedakan elektron yang berasal dari atom C dengan elektron yang berasal dari atom H. Perhatikan pula bahwa pasangan elektron yang digunakan bersama dapat ditandai dengan garis.
Beberapa atom dapat membentuk ikatan rangkap. Pada ikatan kovalen tunggal mengandung dua elektron, ikatan kovalen rangkap dua mengandung empat elektron, sedang dalam ikatan rangkap tiga
terdapat enam elektron. Pada molekul karbon dioksida, CO2 terdapat dua buah ikatan rangkap dua. Ketiga atomnya sekarang masing masing memiliki 8 elektron terluar. Sedang pada molekul nitrogen, N2 setiap atomnya menyumbangkan 3 elektron untuk digunakan bersamasama sehingga setiap atom N memiliki elektron valensi 8.
IKATAN KOORDINASI
Tidak semua ikatan kovalen yang terjadi, elektron-elektronnya
diperoleh dari sumbangan atom – atom yang membentuk ikatan. Beberapa molekul ada yang pasangan elektronnya berasal dari salah satu atom saja, sedang atom lainnya menggunakan pasangan elektron itu untuk berikatan. Molekul NH3 mempunyai satu pasang elektron yang belum digunakan bersama, sedang ion H+ dapat menerima satu pasang elektron untuk menjadi lebih stabil karena mempunyai konfigurasi elektron helium. Oleh karena itu pasangan elektron tersebut dapat digunakan bersama oleh molekul NH3 dan ion H+  sehingga terbentuk ion amonium, NH4+.  Ikatan antara NH3 dengan ion H+ ini juga merupakan ikatan kovalen yang diberi nama ikatan kovalen koordinasi.

Ikatan Logam
Ikatan Logam adalah ikatan yang terbentuk akibat adanya gaya tarik-menarik yang terjadi antara muatan positif dari ion-ion logam dengan muatan negatif dari elektron-elektron yang bebas bergerak.
  Atom-atom logam dapat diibaratkan seperti bola pingpong yang terjejal rapat satusama lain. Atom logam mempunyai sedikit elektron valensi, sehingga sangat mudah untuk dilepaskan dan membentuk ion positif. Maka dari itu kulit terluar atom logam relatif longgar (terdapat banyak tempat kosong) sehingga elektron dapat berpindah dari satu atom ke atom lain. Mobilitas elektron dalam logam sedemikian bebas, sehingga elektron valensi logam mengalami delokalisasiyaitu suatu keadaan dimana elektron valensi\tersebut tidak tetap posisinya pada 1 atom, tetapi senantiasa berpindah-pindah dari 1 atom ke atom lain.
Elektron-elektron valensi tersebut berbaur membentuk awan elektron yang menyelimuti ion-ion positif logam.Struktur logam seperti gambar , dapat menjelaskan sifat-sifat khas logam yaitu :
berupa zat padat pada suhu kamar, akibat adanya gaya tarik-menarik yang cukup kuat antara elektron valensi (dalam awan elektron) dengan ion positif logam.
dapat ditempa (tidak rapuh), dapat dibengkokkandan dapat direntangkan menjadi kawat. Hal ini akibat kuatnya ikatan logam sehingga atom-atom logam hanya bergeser sedangkan ikatannya tidak terputus.
penghantar / konduktor listrik yang baik, akibat adanya elektron valensi yang dapat bergerak bebas dan berpindah-pindah. Hal ini terjadi karena sebenarnya aliran listrik merupakan aliran elektron.

PROSES PEMBENTUKAN IKATAN LOGAM 
Pada ikatan logam terjadi proses saling meminjamkan elektron, hanya saja jumlah atom yang bersama-sama saling meminjamkan elektron valensinya (elektron yang berada pada kulit terluar) ini tidak hanya antara dua melainkan beberapa atom tetapi dalam jumlah yang tidak terbatas. Setiap atom menyerahkan elektron valensi untuk digunakan bersama, dengan demikian akan ada ikatan tarik menarik antara atom-atom yang saling berdekatan.
Jarak antar atom ini akan tetap sama, maksudnya seandainya ada atom yang bergerak menjauh maka gaya tarik menarik akan menariknya kembali ke posisi semula dan bila bergerak terlalu mendekat maka akan timbul gaya tolak menolak karena inti-inti atom berjarak terlalu dekat padahal muatan listriknya sama sehingga kedudukan atom relatif terhadap atom lain akan tetap.
Pada ikatan logam, inti-inti atom berjarak tertentu dan terletak beraturan sedangkan elektron yang saling dipinjamkan seolah-olah membentuk kabut elektron. Dalam logam, orbital atom terluar yang terisi elektron menyatu menjadi suatu sistem terdelokalisasi yang merupakan dasar pembentukan ikatan logam. Delokalisasi yaitu suatu keadaan dimana elektron valensi tidak tetap posisinya pada 1 atom, tetapi senantiasa berpindah-pindah dari satu atom ke atom lain.
Atom logam dapat berikatan sambung menyambung ke segala arah sehingga menjadi molekul yang besar sekali. Satu atom akan berikatan dengan beberapa atom lain disekitarnya. Akibatnya atom tersebut terikat kuat dan menjadi logam berwujud padat (kecuali Hg) dan umumnya keras.
B.       Faktor Geometri

 Jari-jari atomik dan ionik 
- Jari-jari Logam merupakan separuh jarak antar inti atom. Ikatan logam terdiri dari ion logam yang positif di lautan elektron  yang merupakan valensi elektron dari setiap atom dan saling bertumpang tindih. Elektron tersebut bebas bergerak dan mengelilingi inti di dalam kristal.
- Jari-jari kovalen merupakan separuh jarak atom antara dua atom yang sama terikat secara bersama oleh ikatan kovalen. Ada berbagai senyawa yang merupakan ikatan kovalen misalnya O2, NH3, SO3, dan sebagainya. Di dalam senyawa kovalen juga bisa membentuk ikatan tunggal yang disebut ikatan kovalen tunggal. Lalu, ada senyawa dengan ikatan rangkap dua yang disebut dengan ikatan kovalen rangkap dua. Selain itu terdapat juga ikatan kovalen rangkap tiga.Dalam ikatan kovalen juga bisa terjadi penyimpangan kaidah oktet. Penyimpangan ini bisa terjadi pada senyawa BF3, CO, dan PCl5
- Jari-jari Ionik ion terbentuk akibat adanya melepas atau menerima elektron oleh atom-atom yang berikatan. Atom yang melepas elektron menjadi ion positif (kation) sedangkan atom menerima elektron menjadi ion negatif (anion).

Entalpi Kisi
Siklus Born-Heber adalah suatu pendekatan yang digunakan untuk menganalisis energi reaksi. Untuk memutuskan ion-ion bebas dari kisi membutuhkan energi bebas. Nilai dari energi kisi bergantung ada kekuatan ikatan ion. Kekuatan ion berkaitan erat dengan ukuran dan muatan ion. Entalpi kisi, 
∆HL , didefinisikan sebagai perubahan entalpi standar reaksi dekomposisi kristal ionik menjadi ion-ion gasnya ( s adalah solid, g adalah gas dan l adalah (lattice)).


MX(s) → M+(g) + X- (g)   ∆HL

Tetapan Madelung
Energi potensial Coulomb total antar ion dalam  senyawa ionik yang terdiri atas ion A dan B adalah penjumlahan energi potensial Coulomb interaksi ion individual, Vab.  Karena lokasi ion-ion dalam kisi kristal ditentukan oleh tipe struktur, potensial Coulomb total antar ion dihitung dengan menentukan jarak antar ion d. A adalah tetapan Madelung  yang khas untuk tiap struktur kristal.
NA adalah tetapan Avogadro dan  zA dan  zB adalah muatan listrik kation dan anion.  Interaksi elektrostatik antara ion-ion yang bersentuhan merupakan yang terkuat, dan tetapan Madelung biasanya menjadi lebih besar bila bilangan koordinasinya meningkat.  Sebab muatan listrik mempunyai tanda yang berlawanan, potensialnya menjadi negatif, menunjukkan penstabilan yang menyertai pembentukan kisi kristal dari ion-ion fasa gas yang terdispersi baik. Walaupun potensial listrik terendah biasanya menghasilkan struktur paling stabil, namun ini  tidak selalu benar sebab ada interaksi lain yang harus dipertimbangkan.

Struktur Kristal Logam

Face Centered Cubic (FCC)

  • Gambar 2a menunjukkan model bola pejal sel satuan FCC,
  • Gbr 2b: pusat-pusat atom digambarkan dengan bola padat kecil
  • Sel satuan FCC yang berulang dalam padatan kristalin sama seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1.
    • Struktur FCC mempunyai sebuah atom pada pusat semua sisi kubus dan sebuah atom pada setiap titik sudut kubus. Beberapa logam yang memiliki struktur kristal FCC yaitu tembaga, aluminium, perak, dan emas .
    • Sel satuan FCC mempunyai empat (4)
  •  buah atom, yang diperoleh dari jumlah delapan seperdelapan-atom pada delapan titik sudutnya plus enam setengah-atom pada enam sisi kubusnya (8 1/8  + 6 1/2).
  • Atom-atom atau inti ion bersentuhan satu sama lain sepanjang diagonal sisi. Hubungan panjang sisi kristal FCC, a, dengan jari-jari atomnya, R, ditunjukkan oleh persamaan berikut.
a=2R√2 Tiap atom dalam sel satuan FCC ini dikelilingi oleh duabelas (12) atom tetangga, hal ini berlaku untuk setiap atom, baik yang terletak pada titk sudut maupun atom dipusat sel satuan (lihat Gambar 2a). Jumah atom tetangga yang mengelilingi setiap atom dalam struktur kristal FCC yang nilainya sama untuk setiap atom disebut dengan bilangan koordinasi (coordination number). Bilangan koordinasi struktur FCC adalah 12. Faktor tumpukan atom (atomic packing factor, APF) adalah fraksi volum dari sel satuan yang ditempati oleh bola-bola padat, seperti ditunjukkan oleh persamaan berikut:
Body Centered Cubic (BCC)
Struktur kristal kubus berpusat badan (BCC): (a) gambaran model bola pejal sel satuan BCC, (b) Sel satuan BCC digambarkan dengan bola padat kecil, (c) Sel satuan BCC yang berulang dalam padatan kristalin
  • Logam–logam dengan struktur BCC mempunyai sebuah atom pada pusat kubus dan sebuah atom pada setiap titik sudut kubus
  • Sel satuan BCC mempunyai dua (2) buah atom, yang diperoleh dari jumlah delapan seperdelapan atom pada delapan titik sudutnya plus satu atom pada pusat kubus (8 1/8 + 1).
  • Atom-atom atau inti ion bersentuhan satu sama lain sepanjang diagonal ruang. Hubungan panjang sisi kristal BCC, a, dengan jari-jari atomnya, R, diberikan sebagai berikut:
Tiap atom dalam sel satuan BCC ini dikelilingi oleh delapan (8) atom tetangga (lihat Gambar 3a), sebagai akibatnya bilangan koordinasi struktur BCC adalah 8.Karena struktur BCC mempunyai bilangan koordinasi lebih kecil dibandingkan dengan bilangan koordinasi FCC, maka faktor tumpukan atom struktur BCC, yang bernilai 0.68, adalah juga lebih kecil dibandingkan dengan faktor tumpukan atom FCC.
Hexagonal Close - Packed (HCP)

Gambar Struktur kristal heksagonal tumpukan padat (HCP): (a) sel satuan HCP digambarkan dengan bola padat kecil, (b) sel satuan HCP yang berulang dalam padatan kristalin.
  • Ciri khas logam–logam dengan struktur HCP adalah setiap atom dalam lapisan tertentu terletak tepat diatas atau dibawah sela antara tiga atom pada lapisan berikutnya
  • Sel satuan HCP mempunyai enam (6) buah atom, yang diperoleh dari jumlah dua-belas seperenam-atom pada dua belas titik sudut lapisan atas dan bawah plus dua setengah-atom pada pusat lapisan atas dan bawah plus tiga atom pada lapisan sela/tengah (12 1/6 + 2  1/2 + 3).
  • Jika a dan c merupakan dimensi sel satuan yang panjang dan pendek (lihat Gambar 4), maka rasio c/a umumnya adalah 1.633. Akan tetapi, untuk beberapa logam HCP, nilai rasio ini berubah dari nilai idealnya.
  • Bilangan koordinasi struktur HCP dan faktor tumpukannya sama dengan struktur FCC, yaitu 12 untuk bilangan koordinasi dan 0.74 untuk faktor tumpukan.
Kristal Ionik
Struktur dasar kristal ionik adalah ion yang lebih besar (biasanya anion) membentuk susunan terjejal dan ion yang lebih kecil (biasanya kation) masuk kedalam lubang oktahedral dan tetrahedral diantara anion.

Variasi Ungkapan Struktur Padatan
Banyak padatan anorganik memiliki struktur 3-dimensi yang rumit. Senyawa anorganik yang rumit menggambarkan ikatan antar atom. Walaupun terdapat ikatan antar anion, strukturnya akan disederhanakan bila polihedra anion menggunakan dua sudut (muka atau sisi). Struktur ionik dianggap struktur terjejal anion.


C. Faktor Elektronik
a. Muatan Inti Efektif 
Muatan ini adalah muatan total dari inti yang dirasakan elektron terluar. Muatan inti efektif dinyatakan dengan (Zeff).
b. Energi Ionisasi
Energi yang diperlukan untuk mengeluarkan elektron dari tiap mol spesies dalam keadaan gas. Energi untuk mengeluarkan satu elektron pertama (dari atom netralnya) disebut sebagai energi ionisasi pertama dan untuk mengeluarkan satu elektron ke dua disebut energi ionisasi kedua, dan begitu seterusnya untuk pengeluaran satu elektron berikutnya. Mudah dipahami bahwa mengeluarkan satu elektron pertama dari atom netralnya akan lebih mudah daripada mengeluarkan satu elektron kedua dan seterusnya dari kation yang bersangkutan karena pengaruh muatan inti menjadi semakin lebih efektif terhadap elektron yang semakin berkurang jumlahnya.
c. Afinitas Elektron
(electron affinity) yaitu negatif dari perubahan energi yang terjadi ketika satu elektron diterima oleh atom suatu unsur dalam keadaan gas. Afinitas elektron juga dinyatakan dalam kJ mol–1. Unsur yang memiliki afinitas elektron bertanda negatif, berarti mempunyai kecenderungan lebih besar dalam menyerap elektron daripada unsur yang afinitas elektronnya bertanda positif. Makin negatif nilai afinitas elektron, maka makin besar kecenderungan unsur tersebut dalam menyerap elektron (kecenderungan membentuk ion negatif).
d. Keelektronegatifan
L.Pauling
Merupakan parameter paling fundamental yang mengungkapkan secara numerik kecenderungan atom untuk menarik elektron dalam molekul.
A.L Allerd dan E.G Rochow 
Merupakan medan listrik di permukaan atom
R. Mulliken
Sebagai rata-rata energi ionisasi dan afinitas elektron (HOMO dan LUMO)
e. Orbital Molekul
Jumlah orbital molekul adalah jumlah atom dan orbital molekul diklafikasikan menjadi orbital molekul ikatan, non-ikatan atau anti-ikatan sesuai dengan besarnya partisipasi orbital dalam ikatan antar atom.


DAFTAR PUSTAKA :


Semoga membantu dan bermanfaat untuk kalian yang mencari materi ini yaa.
Tunggu materi Kimia yang selanjutnyaa (:

Oleh: 
Yosefin Helen Natalie.A
Nim: C1061191107
Prodi: Ilmu dan Teknologi Pangan
Fakultas: Pertanian
Universitas Tanjungpura

10 komentar:

Ikatan Dan Unsur Kimia

A.       Klasifikasi Ikatan unsur-unsur tidak selalu berada sebagai atom tunggal, melainkan cenderung bergabung dengan atom unsur sejeni...