Ikatan Kimia

 

Kestabilan Unsur
Unsur-unsur di alam cenderung stabil. Kesetabilan unsur bisa diperoleh jika jumlah elektron pada kulit terluarnya (elektron valensi) sama dengan jumlah yang dimiliki gas mulia, yaitu sebanyak 8 elektron /oktet dan 2 elektron /duplet. Kita tahu bahwa gas mulia adalah merupakan unsur yang paling tidak reaktif (kestabilan tinggi).
Agar seperti gas mulia, maka unsur-unsur bekerja sama satu dengan yang lain sehingga terjadi gaya tarik menarik antar atom. Gaya tarik menarik antar atom dalam suatu zat itulah yang dinamakan ikatan kimia.

 

cara suatu atom untuk mencapai kestabilan  mencapai seperti gas mulia, yaitu :
1. Dengan cara melepaskan elektron, sehingga bermuatan positip sebesar sejumlah elektron yang dilepaskan (menurut Walter Kossel).
Contoh : ₁₂Mg à ₁₂Mg²⁺ + 2e–
kalau kita perhatikan dari struktur elektronnya :
₁₂Mg : 2 , 8 , 2 (tidak stabil)
₁₂Mg²⁺ : 2 , 8 , 0 (stabil,seperti Ne)

2. Dengan cara menarik elektron, sehingga menjadi bermuatan negatif sebesar jumlah elektron yang diterimanya (menurut Walter Kossel).
Contoh : 9F + e- à F^-1
Kalau kita lihat dari struktur elektronnya :

9F 9F-1

: :

2, 7 (tak stabil) 2, 8 (stabil, seperti Ne)

 

3. Dengan cara menggunakan pasangan elektron bersama. Ada 2 (dua) macam pasangan elektron yang digunakan bersama(menurut Lewis):
a. Masing-masing atom yang berkaitan  menyumbangkan satu elektron.
Contoh :
Dalam molekul HCl

 

Elektron-elektron yang tidak berpasangan akan bergabung membentuk pasangan elektron yang digunakan bersama, sehingga atom H seakan punya 2 elektron (seperti He) sedang atom F seakan punya 8 elektron.

b. Pasangan elektron hanya berasal dari salah satu atom saja.
Contoh : Dalam Molekul NH₄⁺

 

B. Macam-macam Ikatan Kimia
Atas dasar cara-cara untuk mencapai keadaan stabil di atas, maka dikenal ada 2 (dua) jenis ikatan yang utama:
1) Ikatan Ion
Ikatan ion disebut juga ikatan elektrovalen atau ikatan heteropolar. Ikatan ini terjadi akibat adanya gaya elektrostatis antara ion positif dan ion negatif. Ion-ion ini sendiri terjadi akibat serah terima elektron atom-atom yang berikatan.
Contoh :

₁₁Na : 2, 8, 1 à Na⁺: 2, 8 (stabil)
₁₇Cl : 2,7 à Cl^-1 : 2, 8, 8 (stabil).

Elektron yang dilepaskan Na ditangkap Cl, sehingga Na⁺ akan berikatan dengan Cl^-1 membentuk NaCl.
Ikatan ion biasanya terjadi unsur-unsur logam dengan unsur-unsur non logam.

2) Ikatan Kovalen
Ikatan kovalen terjadi akibat penggunaan pasangan elektron bersama. Ikatan ini biasanya terjadi antara unsur-unsur non logam dengan unsur-unsur non logam.
Ada tiga jenis ikatan kovalen, yaitu:
a. Ikatan Kovalen Non Polar
Ikatan ini terjadi jika atom - atom yang berikatan elektronegatifitasnya sama.
Contohnya : O₂, H₂, Cl₂, N₂.
Pada H₂ masing-masing atom H mempunyai elektron terluar 1 (satu), sehingga masing-masing menyumbang satu elektron dan ikatannya tepat di tengah antara H dengan atom H yang satunya.

Molekul yang terbentuk dari ikatan kovalen dapat bersifat polar atau non-polar.

1)   Molekul polar, bila ikatan antar atomnya bersifat polar dan bentuk molekulnya asimetris.

2)   Molekul non-polar, bila:

ü  Ikatan antar atomnya bersifat non-polar, Contoh : H – H ; O = O; Cl - Cl

ü  Ikatan antar atomnya bersifat polar dan bentuk molekul simetris. Contoh : F-Be-F ; O=C=O

 

b. Ikatan Kovalen Polar.Terbentuk jika unsur-unsur yang berikatan mempunyai perbedaan elektronegatifitas ( ΔE > 0).
Contoh : HCl, H₂O, NH₃
Dalam molekul HCl, atom H mempunyai satu elektron valensi dan atom klor mempunyai tujuh elektron valensi terdiri tiga pasang elektron dan tak
berpasangan satu. Yang tidak berpasangan inilah yang akan berpasangan dengan satu elektron dari atom H membentuk ikatan kovalen. Namun karena
atom klor jauh lebih elektronegatif dari pada atom H, maka pasangan elektron ikatan ini akan tertarik ke arah atom klor. Akibatnya terjadilah dwi kutub
(Dipol) : yang didekati pasangan elektron kutub (-) dan yang dijauhi pasangan elektron kutub (+) :

 

c. Ikatan Kovalen Koordinasi
Ikatan ini terbentuk jika pasangan elektron yang digunakan berasal dari salah satu atom saja. Sebagai contoh: antara H⁺ dengan H₂O, antara BF₃ dengan NH₃, dan antara NH₃ dengan H⁺.
Perhatikan pada BF₃ dengan NH₃

3) Perbedaan Sifat Fisik Senyawa Ion dan Kovalen

Senyawa Ion	Senyawa Kovalen
sebagai larutan dapat mernghantarkan listrik dengan baik. (ion-ion yang bebas bergerak)	sebagai larutan umumnya penghantar listrik yang kurang baik (tidak ada ion)
membentuk kristal	amorf
titik lebur dan titik didih yang relatif tinggi	umumnya titik lebur dan titik didih rendah
ikatannya sangat kuat	ikatannya relatif lemah

 

4) Ikatan Logam
Ciri atom logam mempunyai sedikit elektron valensi dan banyak orbital kulit valensi. Untuk menjelaskan ikatan logam perlu dipertimbangkan data sifat-sifat
logam:

ü  kemampuan menghantar listrik

ü  kemampuan menghantar panas

ü  mudah dibentuk (dapat ditempa dan dibuat kawat)

ü  mempunyai kilap

ü  elektropositif

Menurut teori lautan elektron (electron sea model)
Logam digambarkan sebagai jaringan ion positif yang berada dalam “lautan elektron” dan elektron-elektron ini bebas bergerak sehingga menyebabkan
timbulnya sifat-sifat logam di atas.

Makin kuat ikatannya makin tinggi titik leburnya, kekuatan ikatan logam ditentukan oleh banyaknya elektron valensi dari logam itu.
Contoh :
titik lebur Na < titik lebur Mg < titik lebur Al, hal ini dapat dijelaskan bahwa ikatan
logam Al > Mg > Na, hal ini disebabkan oleh jumlah elektron valensi Al > Mg > Na.

Kristal logam
Body Centered Cubic (BCC) BK = 8
Face Centered Cubic (FCC) BK = 12
Hexagonal Closed Packed (HCP) BK = 12
Catatan :
Bk = Bilangan koordinasi, yaitu banyaknya atom yang dapat mengelilingi atom pusat.
Struktur BBC lunak dapat diiris dengan pisau.
FCC kuat, liat HCP kerat, gampang patah.

C. Gaya antar Molekul
1. Ikatan van der Waals
Ikatan Van Der Waals terjadi karena adanya gaya tarik-menarik yang lemah antar molekul-molekul kovalen. Ikatan Van Der Waals dibangun oleh gaya-gaya sebagai berikut:
a. Gaya dipol-dipol/Gaya Orientasi
Terjadi antar molekul kovalen polar selain H dengan F, O, N.
Contoh : HCl, HBr, HI, H₂S, H₂Se

b. Gaya dipol-dipol Terimbas/Gaya Induksi
Terjadi antar molekul kovalen polar dengan kovalen non polar.
Contoh : H₂O dengan O₂
c. Gaya dipol sesaat-Dipol terimbas/Gaya London/Gaya Dispersi
Terjadi antar molekul kovalen non polar
Contoh : Br₂; H₂ (molekul diatomik)
CH₄; CO₂ (beda atom tapi simetris)

Hubungan Mr dan titik didih dengan kekuatan ikatan Van der Waals
Makin banyak jumlah elektron dalam molekul dan makin besar Mr nya, makin kuat ikatan Van der Waals dan makin tinggi titik didihnya.
Perhatikan hubungan jumlah elektron, Mr dan titik didih beberapa molekul berikut :

 

Molekul	Σ elektron	Mr	Titik didih (°C)
H2 N2 O2 Cl2	2 14 16 34	2 28 32 71	- 253 - 196 - 183 - 35

 

Kuat lemahnya ikatan Van der Waals juga ada hubungannya dengan wujud zat.
Perhatikan pada senyawa halogen berikut :

Senyawa halogen	Mr	Titik didih (°C)	Wujud
F2 Cl2 Br2 I2 At2	38 71 160 254 420	-188 -35 59 183 337	gas gas cair padat padat

2. Ikatan Hidrogen
Ikatan hidrogen adalah ikatan antar molekul yang sangat polar antara atom hidrogen (H) dengan atom lain yang mempunyai keelektronegatifan besar (seperti N, O dan F).

Contoh : ikatan antar molekul NH₃, H₂O, HF, alkohol (ROH) dan Asam karboksilat
(RCOOH) terutama yang jumlah atom C-nya kecil dan senyawa amina (RNH₂).
Antar molekul NH₃

Pengaruh ikatan Hidrogen pada titik didih.
Titik didih suatu zat dipengaruhi oleh :
- kekuatan ikatan antar molekulnya, makin kuat ikatan antar molekulnya makin besar titik didihnya.
- massa molekul relatif (Mr) makin besar, makin besar pula titik didihnya.
Perhatikan hubungan Mr, beda keelektronegatifan dan titik didih senyawa golongan
halogen (VIIA).

Senyawa	Mr	Beda Keelektronegatifan	Titik didih (°C)
HF HCl HBr HI	20 36,5 81 128	2,0 0,8 0,7 0,4	+19 -85 -66 -35

 

Dari HCl ke bawah Mr makin besar, titik didih makin besar, tetapi Mr. HF lebih kecil dibanding Mr HI, ternyata titik didih HF lebih besar. Hal itu disebabkan antar molekul HF membentuk ikatan hidrogen. Sedangkan HCl, HBr dan HI tidak membentuk ikatan hidrogen karena beda keelektronegatifannya relatif kecil.

Pada senyawa golongan oksigen (VIA)

Senyawa	Mr	Beda Keelektronegatifan	Titik didih (°C)
H2O H2S H2Se H2Te	18 34 81 129,5	1,4 0,4 0,3 0	100 -60 -42 -2

 

Titik didih H₂O besar karena antar molekul H₂O membentuk ikatan hidrogen.

D. Bentuk Molekul
Cara VSEPR (Valency Shield Electron Pair Repulsion)
Teori ini menyatakan bahwa pasangan elektron dalam ikatan kimia ataupun pasangan elektron tidak dipakai bersama (pasangan elektron bebas) saling tolak menolak. Pasangan elektron cenderung untuk berjauhan satu sama lain. Urutan besarnya gaya tolakan sebagai berikut :
PEB – PEB > PEB – PET > PET – PET
PEB = pasangan elektron bebas ® bernotasi E
PET = pasangan elektron terikat ® bernotasi X

Langkah-langkah untuk meramalkan bentuk molekul:

1)   tentukan elektron valensi atom pusat (atom tunggal) ® notasi A.

2)   tentukan elektron yang diperlukan oleh atom pengeliling untuk mencapai oktet/duplet

3)   jumlahkan elektron-elektron pada pangkah 1, 2

4)   menentukan bentuk geometris (ruang) dengan menghitung jumlah pasangan elektron

5)   menentukan bentuk molekul dengan melihat jumlah ligan sesuai dengan pasangan elektron terikat (PET)

6)   menentukan besar gaya tolakan (distorsi bentuk molekul) dengan menentukan PEB.

 

 

Contoh :

CH4	NH3	H2O
atom pusat C = 4e ligan H = 4 x 1 e = 4e/8e jml ps =8/2= 4 ps (tetrahedran) jml PEI = 4 ps (tetrahedran) jml PEB = 0 sudut HCH = 109,5o	atom pusat N = 5e ligan H = 3 x 1 e = 3e/8e jml ps =8/2= 4 ps (tetrahedran) jml PEI = 3 ps (trigonal) jml PEB = 1 ps sudut HNH = 107o	atom pusat O =8e ligan H = 2 x 1 e = 2e/8e jml ps =8/2= 4 ps (tetrahedran) jml PEI = 2 ps (huruf v) jml PEB = 2 ps sudut HOH = 104,5o

 

Tabel geometri molekul sebagai fungsi sebaran geometris dari pasangan valensi
dan jumlah pasangan mandiri.

 

Cara Smart menentukan geometri molekul:

 

E = ( EV – X.n )/2

 

E = jumlah pasangan/domain elektron bebas

EV = jumlah elektron valensi atom pusat

X = jumlah domain elektron terikat

N = bila dikelilingi atom O, maka X dikali 2

Tentukan bentuk molekul dari:

a.   H₂O
EV = 6,

X = 2

E =(6 - 2) /2= 2
Tipe Molekul = AX₂E₂

BM = Planar bentuk V

b.   SO₃

EV = 6,

X = 3(2) = 6

E =(6 - 6)/2= 0
Tipe Molekul = AX₃

BM = Segi tiga piramida

 

 

Soal latihan

 

1)   Pada waktu membentuk ikatan, atom atom beberapa unsur cenderung mengikuti kaidah oktet. Hal ini dikemukakan oleh ...
A. Lavoisier
B. GN. Lewis dan Walter Kossel
C. Guldberg dan Waage
D. Mendeleev
E. Rutherford dan Bohr

2)   Perhatikan pernyataan berikut :

1)  dengan membentuk kation, caranya dengan melepas elektron valensi

2)  dengan cara menangkap elektron dan menjadi ion positif

3)  penggunaan bersama pasangan elektron

4)  pembentukan anion dengan pelepasan elektron

Pernyataan yang benar dalam hubungannya dengan keadaan unsur dalam rangka mencapai konfigurasi elektron yang stabil adalah ... .
A. 1, 2, dan 3
B. 1 dan 3
C. 2 dan 4
D. 4 saja
E. 1, 2, 3, dan 4

3)   Ikatan ion dapat terjadi antara atom yang nomor atomnya ... .
A. 10 dan 9
B. 12 dan 17
C. 6 dan 8
D. 16 dan 1
E. 1 dan 16

4)   Perhatikan molekul berikut :
1) CO₂
2) N₂
3) O₂
4) H₂O
Jika nomor atom C, H, N dan O masingmasing 6, 1, 7, dan 8, molekul yang mengandung ikatan kovalen rangkap dua (ganda) adalah ... .
A. 1,2, dan 3
B. 1 dan 3
C. 2 dan 4
D. 4 saja
E. 1, 2, 3, dan 4

5)   Hubungan nomor atom/ion dan jumlah elektron valensi yang benar adalah … .

	Tanda atom /ion	Nomor atom	Jumlah elektron valensi
A. B. C. D. E.	Mg Mg2+ Ar N N3-	12 12 18 7 7	8 2 6 3 8

 

6)   Pasangan unsur berikut ini yang dapat
dapat membentuk ikatan kovalen
adalah ... .
A. ₁₁Na dan ₁₅P
B. ₁₂Mg dan ₁₉K
C. ₁₅P dan ₁₇Cl
D. ₁₇Cl dan ₁₉K
E. ₁₉K dan ₂₀Ca

7)   Perhatikan sifat -sifat suatu senyawa berikut ini :
1) Pada suhu kamar berujud padat/kristal
2) Titik didih dan titik leburnya tinggi
3) Larut dalam air dan menghantarlistrik
Sifat-sifat di atas berlaku untuk senyawa ... .
A. CO₂
B. H₂O
C. CaCl₂
D. HCl
E. NH₃

8)   Keelektronegatifan unsur-unsur F, Cl, Br, dan I, masing-masing adalah 4, 3, 2, 8, dan 2,5. Senyawa di bawah ini yang kepolarannya paling kecil adalah ... .
A. F₂
B. ICl
C. IBr
D. FBr
E. PCl

 

9)   Atom ₁₅X dengan atom ₁₇Y dapat membentuk molekul XY₃ maka pernyataan yang paling benar adalah ... .

A. atom pusat X mempunyai sepasang elektron bebas

B. bentuk molekul XY₃ adalah trigonal planar

C. atom pusat X mempunyai tiga pasang elektron terikat

D. molekul XY bersifat polar

E. XY₃ termasuk senyawa kovalen

 

10)        Sebuah atom netral X mempunai konfigurasi elektron : 2, 8, 7. Jika unsur tersebut membentuk senyawa hidrida, maka senyawa yang terbentuk tersebut kemungkinannya adalah ... .
A. ionik denganl rumus XH₂
B. ionik dengan rumus XH
C. kovalen dengan rumus XH₂
D. kovalen dengan rumus XH
E. kovaJen dengan rumus XH₃

 

11)        Diketahui elektron valensi atom H = 1 ; O = 6; S = 6 ; N = 5 ; C = 4 , dan perhatikan molekul berikut:
1) H₂O
2) NH₃
3) CO₂
4) SO₂
Molekul yang di dalamnya mengandung ikatan kovalen koordinasi adalah ... .
A. 1,2, dan 3
B. 1 dan 3
C. 2 dan 4
D. 4 saja
E. 1, 2, 3, dan 4

 

12)        Molekul di bawah ini yang momen dipolnya tidak sama dengan nol adalah … .
A. CH₄ (no. atom H=1)
B. CO₂ (no. atom C=6, O=8)
C. HCl (no. atom Cl=17)
D. BF₃ (no. atom B=5; F=9)
E. BeCl₂ (no. atom Be=4)

 

13)        Senyawa berikut yang tidak mengikuti
kaidah okted adalah … .
A. CHCl₃
B. NH₃
C. H₂O
D. CH₄
E. PCl₅

 

14)        Untuk molekul biner, kepolaran
senyawa dapat ditentukan dari … .
A. jari-jari atomnya
B. jenis atomnya
C. muatannya
D. elektron valensinya
E. massa. atonmya

 

15)        Molekul H₂O memiliki domain elektron sebanyak … .
A. 1
B. 2
C. 3
D. 4
E. 5

 

16)        Unsur P (nomor atom 15) bersenyawa dengan unsur Cl (nomor atom 17) membentuk PCl₃. Banyaknya domain elektron bebas pada atom pusat dalam senyawa PCl₃ adalah … .
A. 0
B. 1
C. 2
D. 3
E. 4

 

17)        Jika atom pusat dinyatakan dengan A, domain elektron ikatan dengan X dan domain elektron bebas dengan E, manakah di antara molekul berikut yang tergolong tipe AX₄E?
A. CO₂
B. NH₃
C. SCl₄
D. XeF₄
E. IF₃

 

18)        Jika nomor atom O = 8 dan nomor atom H = 1, maka tipe molekul dari H2O adalah ... .
A. AX₂
B. AX₂E
C. AX₂E₂
D. AX₃E
E. AX₄

 

19)        Atom pusat dalam molekul NH3 mengalami hibridisasi ... .
A. sp
B. sp²
C. sp³
D. sp³d
E. sp³d²

20)        Pasangan tipe hibridisasi dan bentuk molekul berikut yang benar adalah ... .

	Tipe hibridisasi	Bentuk molekul
A. B. C. D. E.	sp sp3 sp3d sp2 sp3d2	tetra hedron segitiga sama sisi tetra hedron linier oktahedron

 

21)        Bentuk molekul PCl₅ adalah … .
A. bentuk – T
B. trigonal bipiramidal
C. tetrahedral
D. linier
E. segi empat datar

22)        Sudut ikatan dalam molekul H₂O adalah 104,5^o lebih kecil dari sudut tetrahedral 109,5^o. Hal itu terjadi karena … .

A. dalam molekul air terdapat 4 pasang elektron yang ekuivalen

B. gaya tolak pasangan elektron bebas > pasangan elektron ikatan

C. gaya tolak pasangan elektron bebas = pasangan elektron ikatan

D. gaya tolak pasangan elektron bebas < pasangan elektron ikatan

E. molekul H₂O bersifat non polar

23)        Dari senyawa berikut yang mempunyai ikatan kovalen dan bersifat polar adalah … .
1) H₂O
2) BeCl₂
3) HCl
4) BF₃

24)        Empat unsur M, N, Q, dan R dengan nomor atom berturut-turut 6, 11, 17, dan 19. Pasangan unsur yang dapat membentuk ikatan kovalen dan senyawa bersifat non polar adalah … .
A. M dan R
B. N dan R
C. N dan Q
D. M dan Q
E. Q dan R

25)        Molekul berikut yang bersifat dipol permanen adalah … .
A. BeCl2
B. BF3
C. CCl4
D. PCl3
E. CH4

26)        Keelektronegatifan atom-atom F, Cl, Br dan I berturut-turut adalah 4,0; 3,0; 2,8 dan 2,5. Molekul berikut yang paling polar adalah … .
A. FCl
B. IBr
C. FBr
D. F₂
E. ICl

27)        Ikatan Van der Waals terjadi … .
A. antar molekul atom non logam
B. antar molekul kovalen
C. antar molekul non polar
D. antar molekul yang sangat polar
E. antar molekul yang berbeda muatan

28)        Senyawa yang dapat membentuk ikatan Van der Waals adalah … .
A. NH₃
B. H₂O
C. HF
D. CH₄
E. KCl

29)        Titik didih gas nitrogen lebih tinggi dibanding gas hidrogen sebab … .

A. nomor atom nitrogen lebih tinggi

B. massa molekul gas hidrogen lebih tinggi

C. ikatan Van der Waals nitrogen lebih kuat

D. ikatan Van der Waals hidrogen lebih kuat

E. gas hidrogen membentuk ikatan hidrogen

 

30)        Senyawa manakah yang tidak membentuk ikatan hidrogen antar molekulnya?
A. CH₃CHO
B. CH₃OH
C. CH₃NH₂
D. NH₃
E. HF

 

31)        Diberikan pasangan kelompok senyawa berikut:
1. H₂O dengan HCl
2. PH₃ dengan HBr
3. NH₃ dengan H₂S
4. HF dengan H₂O
5. NH₃ dengan HF
Kelompok senyawa yang mempunyai ikatan hidrogen adalah … .
A. 1 dan 2
A. 2 dan 3
B. 3 dan 4
C. 4 dan 5
D. 5 dan 1

 

32)        Jika keelektronegatifan H, Br, dan F masing-masing 2,1; 2,8; dan 4,0, manakah deret senyawa di bawah ini yang tersusun dengan urutan kepolaran yang menurun?
A. BrF, HF, HBr
B. HF, BrF, HBr
C. BrF, HBr, HF
D. HBr, HF, BrF
E. HBr, BrF, HF

33)        Diberikan data sebagai berikut :

Zat cair	Tekanan uap jenuh (mmHg)
P Q R S T	20 35 56 112 224

Gaya tarik-menarik antarmolekul yang paling kuat terdapat dalam zat cair ... .
A. P
B. Q
C. R
D. S
E. T

 

34)        Unsur P (nomor atom 15) bersenyawa dengan unsur Cl (nomor atom 17) membentuk PCl₃. Banyaknya pasangan elektron bebas pada atom pusat dalam senyawa PCl₃ adalah ... .
A. 0
B. 1
C. 2
D. 3
E. 4