Atomic Bonding Ikatan Kimia 1

Ikatan Ion

Perhatikan kotak-kotak dari konfigurasi Na dan Cl. Na memiliki 1 elektron di kulit terluar, menurut kotak-kotak wadah elektron, di kotak 3s masih memerlukan sebuah tempat untuk elektron yang lain. Sebaliknya pada Cl juga ada 5 elektron di kulit terluar (3p); ia masih mungkin untuk diisi sebuah lagi elektron. Unsur-unsur di IA dapat membentuk ikatan ion dengan unsur-unsur di 7A.

Ikatan ion terjadi antara unsur logam dan bukan logam.

Perhatikan elektron terluar pada Na, mana kecenderungan yang terjadi: melepaskan elektron atau menerima elektron? Karena 3s memiliki satu kotak dan ia hanya terisi sebuah elektron, maka melepaskan satu lebih mudah. Karena itu Na cenderung menjadi ion positif (Na⁺). Energi untuk membuat unsur menjadi ion positif disebut energi ionisasi.

Perhatikan elektron terluar pada Cl, apa kecenderungannya, melepaskan atau menerima? Karena 3p memiliki 3 kotak yang telah terisi 5 elektron, menerima elektron sebuah lagi lebih mudah dari pada melepaskannya. Karena itu Cl cenderung menjadi ion negatif (Cl^-). Energi yang diperlukan oleh unsur menjadi ion negatif disebut afinitas elektron.

Dalam ikatan ion, unsur logam memberikan elektron kepada unsur non logam.

Ikatan kovalen

Ikatan ini terjadi tidak pada logam. Ia terjadi antara dua unsur bukan logam. Unsur bukan logam ada dua macam: non logam dan metalloid. Mereka sering membentuk ikatan kovalen murni (ikatan kovalen non polar)

Bila ada ikatan unsur logam dengan non logam dimasukkan kepada ikatan kovalen, itu berarti bukan ikatan kovalen murni, tetapi lebih kepada ikatan ion. Bukan kovalen murni biasa disebut ikatan kovalen polar. Artinya satu pihak lebih berperan memberi elektron dibandingkan arti berbagi.

 

Perhatikan, unsur-unsur yang dikelilingi unsur-unsur yang lain memiliki 8 buah dot (menghitung semua dot, baik bentuk titik maupun bentuk silang) hasil berbagi elektron antara dia dengan rekan-rekan sekelilingnya. Bagaimana ini, kok delapan?

Pada Gambar 1 ditunjukkan C memiliki 4 dot dan O memiliki 6 dot.  Dari C, bila 2 dot disumbangkan kepada O maka sebuah O akan memiliki 8 dot (sempurna), 2 dot sisanya pada C dapat dibagikan lagi dengan O yang lain. Tanpa menggambar dot-dot sebagai delapan dot untuk C seperti di atas boleh-boleh saja secara teori ikatan. Tetapi dari pengamatan yang lebih cermat sistem ikatan yang terjadi pada CO2 memang digambarkan sebagai O=C=O.

Berikut ini kekecualian:

Apakah peristiwa berbagi elektron ini memberikan delapan dot atau tidak, ini ditentukan oleh berapa dot yang diperlukan sehingga terbentuk senyawa yang stabil. Kalau untuk stabil perlu delapan dot, maka delapan dot yang diperlukan (seperti pada CO₂, SO₂ dan AsBr₃ di atas), kalau enam dot sudah stabil maka cukuplah ia (seperti pada BCl₃).

Energi ikatan kimia

Dalam hyperphysics.phy-astr.gsu.edu dijelaskan.

Jari-jari atom: 0.186 nm Na dan 0.099 nm Cl. Untuk menjadi NaCl, jari-jari Na⁺ 0.095 nm mengecil karena melepaskan elektron, sedangkan Cl^– 0.181 nm membengkak karena menerima elektron. jarak antar inti Na⁺ – Cl^– sebesar 0.236 nm.

Dari Na menjadi Na+ atom mengalami ionisasi dengan energi sebesar 5.14 eV.

Dari Cl menjadi Cl- mengalami afinitas elektron sebesar -3.62 eV.

Energi tarikan listrik Coulomb sudah tetap yaitu sebesar -6.10 eV.

Menjumlahkan harga-harga tersebut memberi hasil -4.58 eV.

Dari pengukuran, energi disosiasi yang didapat tidak sebesar itu, tetapi hanya -4.26 eV.

Ini berarti ada selisih sebesar +0.32 eV. Selisih ini berarti dari harga larangan Pauli.

Ikatan Logam

Situs www.chemguide.co.uk memberi ilustrasi sbb.

Na --> 1s² 2s² 2p⁶ 3s¹   

Pada logam Na (sodium), orbit 3s sebuah  unsur Na akan berbagi ruang kekosongan 1 elektron dengan unsur Na yang lain sampai ada 8 unsur Na untuk mencapai keadaan yang stabil. Satu grup 8 atom Na ini akan saling melekat dengan satu grup 8 Na yang lain, dan begitu seterusnya, sehingga diperolehlah sekeping logam sodium. Setiap orbit 3s dari semua unsur ini secara bersama-sama akan menciptakan medan elektron bersama (disebut lautan elektron yang membungkus ion-ion positif, positron), sehingga elektron-elektron ini dapat bergerak bebas ke 3s mana saja. Medan elektron bersama ini bila dipertimbangkan dengan inti-inti unsur akan menjadi pihak negatif vs pihak positif. Besarnya elektron yang ada (yaitu sebuah di ruang 3s) akan menentukan seberapa kuat gaya tarik menarik antara pihak negatif dengan pihak positif. Gaya tarik-menarik ini akan menentukan besar jari-jari logam. Untuk hal ini mari bandingkan Na dengan Mg.

Mg --> 1s² 2s² 2p⁶ 3s²  

Mg memiliki 2 elektron di orbit 3s, dua kali lebih besar daripada Na. Dua elektron secara bersama akan menjadi pihak negatif yang memiliki gaya tarik menarik dengan pihak positif nya dua kali lebih besar daripada yang ditimbulkan oleh sistem Na. Karena itu jari-jari Mg lebih kecil dari pada Na. Fenomena ini disebut delokalisasi yang terjadi akibat gaya tarik-menarik elektron dengan positron,; efek delokalisasi ini turut menentukan besar diameter logam.

Atomic Bonding Ikatan Kimia

Ikatan Ion

Ikatan oleh satu elektron atau lebih dari satu atom ditambahkan ke atom yang lain, sebagai hasil dari adanya ion-ion positif dan negatif yang saling tarik menarik.

Ikatan Kovalen

Ikatan yang terjadi oleh satu atau beberapa pasang elektron hasil dari dua atom yang saling berbagi

Ikatan Hidrogen

Ikatan terjadi karena atom hydrogen terikat oleh atom yang kecil tetapi memiliki elektronegatifitas yang tinggi pada suatu molekul. Contoh atom-atom kecil dengan elektronegatifitas yang tinggi adalah O, F dan N.

Sebelum menjelaskan ikatan logam, terlebih dahulu ingin menjelaskan bagaimana ikatan-ikatan di atas terjadi.

Ikatan kimia terjadi secara umum dimainkan oleh banyak elektron terluar. Keadaan elektron-elektron terluar yang akan mencari / menerima pasangan yang disumbangkan dari atom yang lain digambarkan dengan dot atau titik oleh Lewis. Sebagai berikut:

Gambar 1

Tabel periodik unsur-unsur kimia digambar menurut berapa lapis kulit dan berapa jumlah elekktron di kulit terluar.

Unsur berada di paling kiri dan di paling atas adalah nomor satu. Artinya memiliki satu lapis kulit / orbit saja.

Yang berada di urutan berikutnya, yaitu di nomor dua, memiliki dua lapis kulit / orbit.

Dan seterusnya.

Jadi dari atas ke bawah lapisan kulit beratambah.

Sedangkan nomor unsur dari kiri ke kanan menunjukkan berapa jumlah elektron terluar. Paling kiri berada di nomor 1 (IA). Berarti ada satu elektron di kulit terluar.

Berikutnya berada di nomor 2 (IIA). Berarti ada dua elektron di kulit terluar.

Bila unsur-unsur digambarkan dengan dot-dot menurut kulit-kulitnya dan elektron terluar (dot merah) maka sbb:

Gambar 2

Riwayat terjadinya ikatan kimia.

Konfigurasi elektron disusun menurut kulit-kulit orbit bermula dari kulit berenergi rendah, yaitu kulit s di orbit pertama (1s), dan seterusnya. Urutan lihat gambar 3.

Gambar 3

Menurut panah yang digambarkan, lebih awal isi 1s, berikutnya 2s, berikutnya 2p, selanjutnya 3s – 3p – 4s – 3d – 4p – 5s dan seterusnya mengikuti arah panah.

Penjelasan lengkap dengan gambar dapat dilihat di http://www.meta-synthesis.com/

Masing-masing dari s, p, d dan f dapat memuat banyak elektron maksimal 2 untuk s, 6 untuk p, 10 untuk d dan 14 untuk f. Keterisian elektron dari masing-masing s, p, d dan f ini diambil sebagai nomor atom atau Z.

Contoh menuliskan nomor atom kepada konfigurasi elektron;

 Na (Z = 11) dan Cl (Z = 17)

Na --> 1s² 2s² 2p⁶ 3s¹                    (2 + 2 + 6 + 1 = 11)    

Cl --> 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁵             (2 + 2 + 6 + 2 + 5 = 17)

Dari penjelasan di atas masing-masing Na dan Cl memiliki 1 buah elektron di kulit terluar, sehingga diagram Lewis dapat digambarkan sebagai:

Bagaimana ikatan-ikatan kimia terjadi?