IKATAN DAN UNSUR

Ikatan kimia

 ketika dua atom atau ion berpegangan dengan sangat erat,dapat dikatakan bahwa diantaranya terdapat suatu ikatan kimia.dalam pembentukkannya,yang berperan adalah elektron valensi,yaitu elektron yang berada pada kulit terluar.untuk memudahkan penggambaran elektron valensi pada atom suatu unsur dan ikatan yang terbentuk dapat digunakan simbol lewis (simbol titik elektron lewis). Symbol lewis dari suatu unsur terdiri dari symbol unsur tersebut dan satu titik untuk setiap elektron valensi yang dimilikinya

(sumber:Silberberg,Martin S.2009.Chemistry:The Molecular Nature of Matter and Change.New york)

Atom-atom cenderung ingin berikatan karena adanya ikatan,energy potensial antara partikel positif dan negatif entah antar ion dengan muatan yang berlawanan ataupun antar inti dengan elektron diantaranya .Ikatan kimia dibagi menjadi 3 jenis yaitu :

·         Ikatan ionik (ikatan elektrovalen)

Ikatan kimia yang terbentuk akibat gaya tarik menarik antara ion positif(kanion) dengan ion negatif(anion) disebut sebagai ikatan ion.jika atom logam berdekatan dengan atom bukan logam akan terjadi perpindahan elektron valensi dari Atom logam kepada atom non logam akibatnya atom non logam membentuk kation sedangkan atom bukan logam membentuk anion.antara anion dan kation yang berlawanan muatan akan saling tarik menarik dan terbentuklah ikatan ion. (energi potensial rendah)cenderung melepaskan elektronnya,lalu diterima oleh atom non logam(afinitas elektron besar).dari proses transfer elektron dari atom logam ke atom non logam ini akan terbentuk ion positif dan ion negatif dengan konfigurasi elektron gas mulia yang saling tarik menarik dengan gaya elektrostatis yang disebut ikatan ionik.sebagai contoh dalam pembentukkan senyawa ionic NaCI terjadi transfer elektron dari ato  Na ke atom CI

·         Ikatan kovalen

Ikatan kovalen adalah ikatan yang terjadi karena pemakaian pasangan elektron secara bersama oleh dua atom yang berikatan.ikatan kovalen terjadi akibat ketidakmampuan salah satu atom yang akan berikatan untuk melepaskan elektron yang dalam pembentukkannya mempunyai orbital pada kulit terluar yang berisi elektron tunggal.dan kedua orbital tersebut saling tumbang tindih(overlap)sehingga sebuah pasangan elektron terbentuk kemudian dipakai secara bersama oleh kedua atom.ikatan kovalen terbentuk oleh sesama unsur non logam.Atom atom non logam cenderung tidak ingin melepaskan elektronnya (energy ionisasi tinggi) dan ingin menarik elektron-elektron lainnya (afinitas elektron besar) sehingga terdapat satu atau lebih pasangan elektron yang dipakai untuk berbagi bersama.ikatan kimia yang terbentuk dari sharing elektron terlokalisasi antara atom ini di sebut ikatan kovalen.sebagai contoh,2 atom H berikatan kovalen membentuk molekul H2 dan 2 atom CI berikatan kovalen membentuk molekul CI²

Struktur lewis untuk senyawa kovalen dapat digambarkan dengan setiap pasangan elektron ikatan digambarkan sebagai satu garis dan pasangan elektron bebas digambarkan sebagai titik-titik.berikut struktur lewis untuk beberapa senyawa kovalen.

Elektron kovalen dengan berbagai satu pasangan elektron disebut sebagai ikatan kovalen tunggal(ikatan tunggal). Ikatan kovalen dengan berbagi 2 pasangan elektron disebut ikatan rangkap dua,contohnya CO2. Ikatan kovalen dengan berbagi 3 pasangan elektron disebut ikatan rangkap 3,contohnya N2.

·         Ikatan logam

Gaya tarik menarik seperti pada molekul-molekul polar dapat juga terjadi antara muatan positif dari ion-ion logam dengan muatan positif dan negatif dari elektronyang bergerak bebas.interaksi inilah yang dikenal sebagai ikatan logam.unsur-unsur logam menunjukkan sifat yang khas,seperti umumnya berupa zat padat pada suhu kamar,dapat ditempa dan merupakan penghantar listrik dan panas yang baik.sifat-sifat tersebut dap;at dimaklumi setelah melihat sebagaimana atom-atom logam dalam membentuk ikatan logam.atom logam mempunyai elektron valensi yang kecil,sehingga elektron valensi dapat bergerak bebas dan sangat mjudah dilepaskan akibatnya elektron valensi tersebut bukan hanya milik salah satu ion logam tetapi merupakan milik bersama,yang terjejal dalam kisi Kristal logam.dapat dikatakan bahwa elektron valensi dalam logam terdekolalisasi,membaur membentuk awan elektron yang menyelemuti ion positif logam yang telah melepaskan sebagian elektron valensinya.akibatnya terjadi interaksi antara kedua muatan yang berlawanan(muatan negatif dan positif) dan membentuk ikatan logam.gaya tarik menarik ini cukup kuat sehingga pada umumnya unsur logam mempunyai titik didih dan titik leleh yang tinggi.

Kekuatan ikatan logam dipengaruhi oleh :

1.      Jari-jari atom,makin besar jari-jari atom menyebabkan ikatan logam semakin lemah

2.      Jumlah elektron valensi,makin banyak elektron valensi,makin banyak elektron valensinya ikatan logam semakin kuat.

Sumber :

Brown,Theodore L.et al.2015.Chemistry:The Centarl Science.New Jersey:Pearson Education,inc.

Chang,Raymond.2010.Chemistry.New York:Mc Graw Hill.

Pengertian jari-jari atom

Merupakan jarak antara inti atom sampai pada lintasan atau orbit elektron terluar dalam keadaan setimbang.pada umumnya,jarak tersebut dapat diukur dengan satuan angstrom atau pikometer.karena sebuah elektron selalu bergerak,maka sangatlah sulit untuk mengukur dari inti atom tersebut.besarnya atau volume dari jari-jari atom tersebut sangatlah terpengaruhi oleh adanya gaya tarik utama pada elektronnya.struktur dari sebuah inti atom ini tersusun dari proton dengan muatan positif,sedangkan elektron dengan muatan negatif berada pada seliling atom utama.

Dari pengertian jari-jari atom diatas dapat diketahui bahwa ada 3 jenis jari-jari yang sering digunakan untuk menyatakan jarak inti atom ke orbit stabil paling luar dari elektron.beberapa jari-jari tersebut antara lain adalah jari-jari logam,jari-jari kovalen,dan jari-jari van der waals.ketiga jari-jari tersebut berbeda satu dengan yang lain.

Berikut ini adalah penjelasan masing-masing dari ketiga jari-jari tersebut :

1.      Jari-jari logam digunakan untuk mengukur jari-jari atom untuk beberapa elemen yang termasuk dalam unsur logam.jari-jari logam tersebut merupakan setengah jarak yang secara teknis dapat dihitung melalui jarak internuklir yang paling dekat dari inti atom yang terdapat pada Kristal logam.

2.      Pada jari-jari atom yang mempunyai jenis elemen ikatan kovalen,maka akan diukur menggunakan jari-jari kovalen.biasanya yang tergolong dalam elemen ini adalah unsur bukan logam.secara teknis jarak yang dapat diukur menggunakan jari-jari kovalen adalah setengah jarak dari jarak internuklir dua atom yang saling berdekatan dalam Kristal.

3.      Untuk elemen atau unsur dari inti atom yang tidak saling mengikat dapat dihitung melalui jari-jari van der waals.misalnya saja adalah gas helium,dimana gas tersebut termasuk ke dalam jenis gas mulai yang mempunyai unsur tidak dapat dimampatkan atau dipadatkan.

Jari-jari atom selain dapat dihitung berdasarkan jenisnya,juga bisa dihitung berdasarkan periodenya.adapun kecenderungan yang dimiliki oleh jari-jari atom dalam periode.jika anda lihat melalui tabel periodik,dari kiri ke kanan maka nilai dari jari-jari atom akan berkurang.hal ini disebabkan karena jumlah dari proton bertambah(perkeculian pada unsur gas mulia) sedangkan dari kiri ke kanan,maka nilai dari jari-jari atom tersebut meningkat dalam satu elemen ke bawah sejalan dengan meningkatnya orbit-orbit elektron.

ENTALPI KISI DAN TETAPAN MADELUNG

Entalpi Kisi

Walaupun kestabilan Kristal dalam suhu dan tekanan tetap bergantung pada perubahan energi bebas gibss pembentukkan Kristal dari ion-ion penyusunnya,kestabilan suatu Kristal ditentukan sebagian besar oleh perubahan entalpinya saja. Hal ini disebabkan oleh sangat eksotermnya pembentukkan kisi,dan suku entropinya sangat kecil.entalpi kisi didefinisikan sebagai perubahan entalpi standar reaksi dekomposisi Kristal ionic menjadi ion-ion gasnya.Entalpi kisi di hitung dari nilai perubahan entalpi menggunakan siklus Born haber,yakni siklus yang dibentuk dengan menggunakan data entalpi pembentukkan standar Kristal ion dari unsur-unsurnya.

Tetapan Madelung

Energi potensial coulomb total antar ion dalam senyawa ionic yang terdiri atas ion A dan B adalah penjumlahan energy potensial Coloumb interaksi ion individual, Vab. Karena lokasi ion-ion dalam kisi Kristal ditentukan oleh tipe struktur,potensial Coloumb total antar ion dihitung dengan menentukan jarak antar ion. 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,potensial nya menjadi negatif.menunjukkan penstabilan yang menyertai pembentukkan 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.faktot terbesar yang berkontribusi pada entalpi kisi adalah gaya van der waals,dan gaya disperse atau interaksi London.interkasi ini bersifat tarikan anatar dipol lisrtik.yang berbanding terbalik dengan pangkat 6 jarak antar ion.gaya van der waals nilainya sangat kecil.

kristal Ionik

 

Struktur dasar ikatan ion adalah ion yang lebih besar (biasanya anion) membentuk susunan terjejal dan ion yang lebih kecil (biasanya kation) masuk dalam lubang octahedral atau tethahedral di antara anion.

Kristal anion diklasifisikan ke dalam beberapa tipe struktur berdasarkan jenis kation dan anion yang terlibat dan jari-jari ion nya.

Aturan jari-jari

Anion membentuk koordinasi polihedra disekeliling kation jari-jari rX adalah separuh sisi polyhedral dan jarak kation dipusat polihedral ke sudut polyhedral merupakan jumlah jari-jari kation dan anion rx+rm. jarak  dari pusat ke sudut polyhedral adalah √3rx, √2rx, ½ √6rx

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,struktur nya akan disederhanakan bila polihedra anion menggunakan dua sudut (muka dan sisi).struktur ionik di anggap struktur terjejal anion.

Faktor elektronik

Ikatan dan struktur senyawa ditentukan oleh sifat elektronik seperti kekuatan atom-atom penyusun dalam menarik dan menolak elektron.orbital elektron yang diisi elektron valensi,susunan geometrisnya dipengaruhi oleh interaksi elektronik antar elektron non ikatan.

Muatan inti efektif

Muatan positif inti sedikit banyak dilawan oleh elektron negatif bagian dalam(dibawah elektron valensi) muatan inti atom yang dirasakan oleh elektron valensi suatu atom dengan nomor atom Z akan lebih kecil dari muatan inti Ze.penurunan ini disebut konstanta perisai dan muatan inti netto ini disebut dengan muatan inti efektif (zeff)

Persamaan : Zeff = Z –

Muatan inti efektif bervariasi mengikuti variasi orbital dan jarak dari inti

Energi ionisasi

Energy ionisasi adalah energy minimum yang diperlukan untuk mengeluarkan elektron dari atom dalam fase gas (g).

A(g)  A+ (g) + e(g)

Energy ionisasi pertama yang mengeluarkan elektron terluar merupakan energi paling rendah,dan energy ionisasi ke 2 dan 3 yang mengionisasi lebih lanjut kation dan meningkat dengan cepat.Entalpi ionisasi yakni perubuhan entalpi standar proses ionisasi dan digunakan dalam perhitungan termodinamika.

Grafik energi ionisasi (Ei)

Afinitas elektron

Afinitas elektron merupakan negatif entalpi penangkapan elektron oleh atom dalam fasa gas.sehingga didefinisikan afinitas elektron pertama adalah energy yang dilepaskan ketika 1 mol atom gas mendapatkan satu elektron untuk membentuk 1 mol ion gas.

Afinitas dapat dianggap sebagai entalpi ionisasi anion

A ( = -Heg)

Ke – Elektronegatifan

1.      L PAULING

      Ke elektronegatifan merupakan parameter paling fundamental yang mengungkapkan secara numerik  kecenderungan atom untuk menarik elektron dalam molekul.skala pauling justifikasinya paling dekat yang mendefinisikan besaran kuantif karakter ion ikatan.

Ke elektronegatifan X merupakan perbedaan ke elektronegatifan atom A dan B sebanding dengan akar kuadrat ion

 = D(AB) – ½ D(AA)+D(BB)         

 = D(AB) -(D(AA) x D(BB)

 = 0.208

2.       

A.L. Allerd dan E.G. Rochow

Ke elektronegatifan merupakan medan listrik dipermukaan atom mereka menambahkan konstanta untuk membuat keelektronegatifan mereka sedekat mungkin dengan nilai pauling dengan menggunakan melibatkan jari-jari ikatan kovalen dalam persamaan :

Hasilnya : unsur-unsur dengan jari-jari kovalen yang kecil dan muatan inti efektif yang besar memiliki ke elektronegatifan yang besar

Xar = 0.74 + 0.36 Zrff/r 

3.      R. Mulliken

Ke elektronegatifan sebagai rata-rata energi ionisasi I dan afinitas elektron A.

Energi ionisasi : energi ekstansi dari HOMO dan afinitas elektron adalah energi penambahan elektron ke LUMO.sehingga ke elektronegatifan adalah rata-arat energi HOMO dan LUMO.

Persamaan : Xm = ½ (  + A  ) 

Orbital molekul

Fungsi gelombang elektron dalam suatu atom disebut orbital atom.

Karena kebolehjadian menemukan elektron dalam orbital molekul sebanding dengan kuadrat fungsi gelombang dan peta elektron Nampak seperti fungsi gelombang.

Suatu gelombang fungsi mempunyai daerah beramplitudo positif dan negatif yang disebut cuping(lobes)

Syarat pembentukan orbital :

1.      Cuping orbital atom penyusunnya cocok untuk tumpang tindih

2.      Tanda positif atau negatif cuping yang  bertumpang tindih sama

3.      Tingkat energi orbital-orbital atomnya dekat

Sumber :

Purba,Michael.2006.Jakarta:Erlangga

Petrucci,Ralph H.et al.2011.General Chemistry:Principles and Modern Aplications.Toronto:Pearson Canada inc.