ikatan kimia [kimia dasar 1]

PROSES PEMBENTUKAN IKATAN IONIK DAN IKATAN KOVALEN

       Sebelum kita memasuki materi ikatan ionik dan kovalen, terlebih dahulu kita harus memahami apa itu ikatan kimia.

       • Definisi Ikatan Kimia
Adalah ikatan yang terjadi antar atom atau antar molekul dengan cara sebagai berikut :
a) atom yang 1 melepaskan elektron, sedangkan atom yang lain menerima elektron (serah terima elektron)
b) penggunaan bersama pasangan elektron yang berasal dari masing-masing atom yang berikatan
c) penggunaan bersama pasangan elektron yang berasal dari salah 1 atom yang berikatan
Tujuan pembentukan ikatan kimia adalah agar terjadi pencapaian kestabilan suatu unsur.
Elektron yang berperan pada pembentukan ikatan kimia adalah elektron valensi dari suatu atom/unsur yang terlibat.

Salah satu petunjuk dalam
pembentukan ikatan
kimia adalah adanya 1 golongan unsur yang stabil yaitu golongan VIIIA atau golongan 18 (gas mulia).
Maka dari itu, dalam pembentukan ikatan kimia; atom-atom akan membentuk konfigurasi elektron seperti pada unsur gas mulia.
Unsur gas mulia mempunyai elektron valensi sebanyak 8 (oktet) atau 2 (duplet, yaitu atom Helium).
Periode Unsur Nomor Atom K L M N O P
1 He 2 2
2 Ne 10 2 8
3 Ar 18 2 8 8
4 Kr 36 2 8 18 8
5 Xe 54 2 8 18 18 8
6 Rn 86 2 8 18 32 18 8

Kecenderungan unsur-unsur untuk menjadikan konfigurasi elektronnya sama seperti gas mulia terdekat dikenal dengan istilah Aturan Oktet
o Lambang Lewis
Adalah lambang atom yang dilengkapi dengan elektron valensinya.
• Lambang Lewis gas mulia menunjukkan 8 elektron valensi (4 pasang).
• Lambang Lewis unsur dari golongan lain menunjukkan adanya elektron tunggal (belum berpasangan).
Berdasarkan perubahan konfigurasi elektron yang terjadi pada pembentukan ikatan, maka ikatan kimia dibedakan menjadi 4 yaitu : ikatan ion, ikatan kovalen, ikatan kovalen koordinat / koordinasi / dativ dan ikatan logam.

•  Struktur Lewis

Walter Kossel dan Gilbert Lewis, pada tahun 1916 menyatakan bahwa terdapat hubungan antara stabilnya gas mulia dengan cara atom-atom unsur saling berikatan. Lewis mengemukakan bahwa jumlah elektron terluar dari dua atom yang berikatan, akan berubah sedemikian rupa sehingga susunan elektron kedua atom tersebut sama dengan susunan elektron gas mulia.
Kecenderungan atom-atom untuk memiliki konfigurasi elektron seperti gas mulia disebut kaidah Oktet dan kaidah duplet. Kaidah oktet dipenuhi apabila atom memiliki 8 elektron pada kulit terluar sedangkan kaidah duplet dipenuhi apabila atom memiliki 2 elektron pada kulit terluar.
Struktur Lewis dari suatu molekul adalah cara menggambarkan bagaimana atom-atom berikatan membentuk molekul dengan menggunakan penanda seperti noktah atau tanda “x” untuk mewakili elektron yang terlibat dalam pembentukan molekul. Elektron yang terlibat ini biasanya hanya elektron valensi (elektron yang berada di kulit terluar). Prinsip dalam menggambarkan struktur Lewis suatu molekul adalah mengupayakan agar elektron di sekitar atom dalam setiap molekul berjumlah delapan atau mengikuti aturan oktet. Dengan memiliki elektron sebanyak 8 setiap atom diharapkan menjadi stabil dengan membentuk ikatan.
Untuk itu sebelum dapat menggambar struktur Lewis suatu molekul harus memahami bagaimana menentukan konfigurasi elektron setiap atom. Biasanya dalam soal-soal disertai dengan data nomor atom setiap unsur yang akan digunakan, tujuannya tidak lain agar dapat menuliskan konfigurasi elektronnya sehingga elektron valensinya juga dapat diketahui.

 A. Ikatan Ionik

 1. Pengertian ikatan ionik

Ikatan Ion = Elektrovalen = Heteropolar

     Ikatan ion adalah tidak lain hanyalah jenis pembentukan ikatan kimia yang melibatkan transfer lengkap elektron dari satu atom ke yang lain. Ketika atom akan kehilangan atau bertambah elektron, mereka menjadi ion yang bermuatan berbeda atau ion bermuatan berlawanan. Ion yang diisi kemudian tertarik terhadap satu sama lain karena gaya elektrostatik, yang membawa ion bermuatan sebaliknya bersama-sama, sehingga membentuk ikatan ion.
    Pada ikatan ionik, terjadi transfer elektron dari satu atom ke atom lainnya. Oleh karena berpindahnya elektron, maka ada atom yang kedapatan elektron menjadi bermuatan negatif, sedangkan atom yang kehilangan elektron akan bermuatan positif. Jika atom ketambahan elektron, maka atom tersebut menjadi ion negatif atau dikenal dengan istilah anion. Sedangkan jika atom kehilangan elektron, maka atom tersebut menjadi ion positif atau kation. Karena adanya perbedaan muatan antar ion (ion positif dan ion negatif), maka ion positif dan negatif akan saling tarik menarik oleh gaya elektrostatik. Kejadian inilah yang merupakan dasar dari ikatan ionik.[

      Contoh yang paling umum dari ikatan ion adalah pembentukan natrium klorida di mana sebuah atom natrium menggabungkan dengan atom klorin.
Mari kita lihat pada konfigurasi elektronik masing-masing.
Natrium (Na): 2,8,1 dan Klorin (Cl): 2, 8, 7.
Dengan demikian, kita melihat bahwa sebuah atom klorin membutuhkan satu elektron untuk mencapai konfigurasi terdekat yaitu gas mulia Argon (2,8,8). Sebuah atom natrium, di sisi lain, membutuhkan untuk menyingkirkan elektron tunggal di kulit terluar untuk memperoleh konfigurasi terdekat mulia yaitu gas Neon (2,8).

Ikatan Ion pada Natrium klorida (NaCl)
tom natrium menyumbangkan elektron terluar pada atom klorin, yang hanya membutuhkan satu elektron untuk mencapai konfigurasi oktet. Ion natrium menjadi bermuatan positif karena kehilangan elektron, sedangkan ion klorida menjadi bermuatan negatif karena penambahan sebuah elektron tambahan. Ion yang bermuatan berlawanan terbentuk, tertarik satu sama lain dan mengakibatkan membentuk ikatan ion.
 a . Ikatan ion pada 19K dan 8O dalam K₂O [1]

Konfigurasi elektron:

K : 2, 8, 8, 1 (melepas 1 elektron) membentuk K⁺
O : 2, 6 (menerima 2 elektron) membentuk O^2–

2K⁺ + O^2– → K₂O

b. Ikatan ion pada Fe (elektron valensi 3) dengan Cl (elektron valensi 7) membentuk FeCl₃ [1]

Fe mempunyai elektron valensi 3 akan membentuk Fe³⁺
Cl mempunyai elektron valensi 7 akan membentuk Cl^–

Fe³⁺ + 3Cl^– → FeCl₃

c. Ikatan ion antara Ca dan F [2]

Konfigurasi elektron:

Ca : 2, 7 (melepas 2 elektron) membentuk Ca²⁺ (2, 8)
F : 2, 7 (menerima 1 elektron) membentuk F + 1e^- (2, 8) (Catatan : Supaya persamaan reaksinya setimbang maka F ada 2 sehingga menjadi 2F, masing-masing menerima 1 elektron dari Ca)

Sehingga persamaan reaksinya menjadi :

Ca²⁺ + 2F^– → CaF₂

Perpindahan elektron dari Ca ke F.

d. Ikatan ion antara Li dan O [2]

Konfigurasi elektron:

Li : 2, 1 (melepas 1 elektron) membentuk Li⁺ (2)
O : 2, 6 (menerima 2 elektron) membentuk O + 2e^- (2, 8)

Sehingga persamaan reaksinya menjadi :

2Li⁺ + O^2– → Li₂O

Perpindahan elektron dari Li ke O.

5. Ikatan ion antara Li dan O [2]

Konfigurasi elektron:

Al : 2, 8, 3 (melepas 3 elektron) membentuk Al³⁺ (2, 8)
F : 2, 7 (menerima 1 elektron) membentuk F + 1e^- (2, 8) (Catatan : Supaya persamaan reaksinya setimbang maka F ada 3 sehingga menjadi 3F, masing-masing menerima 1 elektron dari Al)

Sehingga persamaan reaksinya menjadi :

Al³⁺ + 3F^– → AlF₃


6. Ikatan antara Na dengan O
  Supaya mencapai oktet, maka Na harus melepaskan 1 elektron menjadi kation Na⁺

(2,8,1)          (2,8)
  Supaya mencapai oktet, maka O harus menerima 2 elektron menjadi anion

(2,6)                    (2,8)

  Reaksi yang terjadi :
(x2)
(x1)
+
2 Na + O                2 Na⁺ +               Na₂O

Contoh lain : senyawa MgCl₂, AlF₃ dan MgO

Soal : Tentukan senyawa yang terbentuk dari :
1). Mg dengan F
2). Ca dengan Cl
3). K dengan O

Senyawa yang mempunyai ikatan ion antara lain :
a)       Golongan alkali (IA) [kecuali atom H] dengan golongan halogen (VIIA)
Contoh : NaF, KI, CsF
b)       Golongan alkali (IA) [kecuali atom H] dengan golongan oksigen (VIA)
Contoh : Na₂S, Rb₂S,Na₂O
c)        Golongan alkali tanah (IIA) dengan golongan oksigen (VIA)
Contoh : CaO, BaO, MgS

2. Ciri karakteristik ikatan ion
    Keberadaan ikatan ion mempengaruhi sifat kimia dan fisik dari senyawa yang dihasilkan. Ada ada beberapa karakteristik menonjol dari ikatan ion dan di sini adalah daftar dari beberapa karakteristik berikut:

1. Karena dari kenyataan bahwa logam cenderung kehilangan elektron dan non-logam cenderung untuk mendapatkan elektron, ikatan ion yang umum antara logam dan non-logam. Oleh karena itu, tidak seperti ikatan kovalen yang hanya dapat terbentuk antara non-logam, ikatan ion dapat terbentuk antara logam dan non-logam.
2. Sementara penamaan senyawa ion, nama logam selalu datang pertama dan nama non-logam datang kedua. Misalnya, dalam kasus natrium klorida (NaCl), natrium merupakan logam sedangkan klorin adalah non-logam.
3. Senyawa yang mengandung ikatan ion mudah larut dalam air serta beberapa pelarut polar lainnya. Ikatan ion, dengan demikian, memiliki efek pada kelarutan senyawa yang dihasilkan.
4. Ketika senyawa ion dilarutkan dalam pelarut untuk membentuk larutan homogen, larutan cenderung untuk menghantarkan listrik.
5. Ikatan ion memiliki efek pada titik leleh senyawa juga, karena senyawa ion cenderung memiliki titik leleh yang lebih tinggi, yang berarti bahwa ikatan ion tetap stabil untuk rentang suhu yang lebih besar. 

 3. Kegunaan ikatan ionik

1. Ikatan ionik terbentuk antara ion logam (ion positif) dan ion non-logam (ion negatif).^[1]
2. Penamaan ikatan ionik sederhana dimulai dari nama logam, kemudian diikuti nama non-logam penyusunnya. Contohnya: natrium klorida.^[1]
3. Ikatan ionik mudah larut dalam air dan pelarut polar lainnya.^[1]
4. Senyawa ionik mudah sekali menghantarkan listrik jika dalam larutan.^[1]
5. Senyawa ionik cenderung membentuk kristal solid dengan titik leleh yang tinggi.^[1]

 B. Ikatan Kovalen

1.  Pengertian Ikatan Kovalen

          Ikatan kovalen adalah ikatan yang terjadi antara unsur nonlogam dengan unsur nonlogam yang lain dengan cara pemakaian bersama pasangan elektron. Adakalanya dua atom dapat menggunakan lebih dari satu pasang elektron. Apabila yang digunakan bersama dua pasang atau tiga pasang maka akan terbentuk ikatan kovalen rangkap dua atau rangkap tiga. Jumlah elektron valensi yang digunakan untuk berikatan tergantung pada kebutuhan tiap atom untuk mencapai konfigurasi elektron seperti gas mulia (kaidah duplet atau oktet).

Penggunaan bersama pasangan elektron digambarkan oleh lewis menggunakan titik elektron. Rumus lewis merupakan tanda atom yang disekelilingnya terdapat titik, silang atau bulatan kecil yang menggambarkan elektron valensi atom yang bersangkutan.

2.   Sifat-sifat senyawa kovalen

1. Pada suhu kamar umumnya berupa gas (misal H2, O2, N2, Cl2, CO2), cair (misalnya H2O dan HCl), ataupun berupa padatan.
2. Titik didih dan titik lelehnya rendah, karena gaya tarik menarik antar molekulnya lemah meskipun ikatan antar atomnya kuat.

Larut dalam pelarut non polar dan beberapa diantaranya dapat berinteraksi dengan pelarut polar.

1. Larutannya dalam air ada yang menghantarkan arus listrik (misal HCl) tetapi sebagian besar tidak dapat menghantarkan arus listrik, baik padatan, leburan, ataupun larutannya.

Ikatan kovalen terjadi akibat atom yang akan berikatan tidak mampu melepaskan elektron, hal ini disebabkan ikatan kovalen terbentuk dari unsur-unsur yang memiliki afinitas elektron tinggi dan perbedaan keelektronegatifannya kecil.

Pembentukan ikatan kimia terbentuk dari atom-atom unsur yang memiliki afinitas elektron tinggi serta beda keelektronegatifannya lebih kecil dibandingkan ikatan ion. Atom non logam cenderung untuk menerima elektron sehingga jika tiap-tiap atom non logam berikatan maka ikatan yang terbentuk dapat dilakukan dengan cara mempersekutukan elektronnya dan akhirnya terbentuk pasangan elektron yang dipakai secara bersama. Pembentukan ikatan kovalen dengan cara pemakaian bersama pasangan elektron tersebut harus sesuai dengan konfigurasi elektron pada unsur gas mulia yaitu 8 elektron (kecuali He berjumlah 2 elektron). Ikatan kovalen Berdasarkan jumlah pasangan elektron yang digunakan untuk berikatan ikatan kovalen dapat dibagi menjadi 3 jenis yaitu:

1. Ikatan kovalen yang paling umum adalah ikatan kovalen tunggal dengan hanya satu pasang elektron yang terbagi di antara dua atom. Ia biasanya terdiri dari satu ikatan sigma. Semua ikatan yang memiliki lebih dari satu pasang elektron disebut sebagai ikatan rangkap atau ikatan ganda.
2. Ikatan yang berbagi dua pasangan elektron dinamakan ikatan kovalen rangkap dua biasanya terdiri dari satu ikatan sigma dan satu ikatan pi. Contohnya pada etilen(CH₂CH₂).
3. Ikatan yang berbagi tiga pasang elektron dinamakan ikatan kovalen rangkap tiga biasanya terdiri dari satu ikatan sigma dan dua ikatan pi. Contohnya pada hidrogen sianida (HCN). hidrogen sianida berbeda dengan asam sianida walaupun keduanya ditulis sebagai HCN. hidrogen sianida dapat berupa gas, cairan ataupun suatu padatan, sedngkan asam sianida artinya berada dalam larutan atau berada dalam air.

3.     Ikatan Kovalen Tunggal

        Ikatan kovalen tunggal adalah ikatan yang terbentuk dari penggunaan bersama sepasang elektron (setiap atom memberikan saham satu elektron untuk digunakan bersama).

Contoh pembentukan ikatan kovalen tunggal  pada HCl

Atom H dapat berikatan kovalen dengan Cl membentuk HCl.

Perhatikan konfigurasi elektron atom H dan Cl berikut.

₁H = 1 dan ₁₇Cl = 2 8 7

Agar elektron valensi atom H mirip dengan atom He (2) maka diperlukan satu elektron. Demikian pula atom Cl, agar mirip dengan konfigurasi elektron atom Ar (2 8 8), diperlukan satu elektron. Oleh karena kedua atom tersebut masing-masing memerlukan satu elektron maka cara yang paling mungkin adalah setiap atom memberikan satu elektron valensi untuk membentuk sepasang elektron ikatan. Perhatikan gambar pembentukanikatan kovalen tunggal pada molekul HCl.

 

                   Gambar Pembentukan Ikatan Kovalen Tunggal Pada Molekul HCL

Sepasang elektron valensi yang digunakan bersama membentuk ikatan kovalen, dinyatakan dengan rumus titik elektron.

Contoh Pembentukan Ikatan Kovalen Tunggal Pada CH₄:

Tuliskan pembentukan ikatan kovalen tunggal antara atom C dan H dalam molekul CH₄.

Jawab

Konfigurasi elektron atom ₁H = 1.

Konfigurasi elektron atom ₆C = 2 4.

Atom C akan stabil jika mengikat empat elektron membentuk konfigurasi mirip dengan atom Ne(2 8). Empat elektron ini dapat diperoleh dengan cara menyumbangkan empat atom H. Jadi, setiap atom H memberikan saham 1 elektron valensinya. Proses pembentukan ikatan antara atom C dan H dapat dijelaskan sebagai berikut:

  

                            Gambar Pembentukan Ikatan Kovalen Tunggal Pada Molekul CH4

      Pada CH4, setiap atom H memiliki 2 elektron valensi (seperti He) dan atom C memiliki 8 elektron valensi (seperti Ne). Dalam molekul CH4 terdapat 4 pasang elektron ikatan atau 4 ikatan kovalen tunggal. Sepasang elektron ikatan dapat dinyatakan dengan satu garis. Misalnya, pada molekul HCl, sepasang elektron ikatan dapat dituliskan dalam bentuk H–Cl. Pada molekul CH₄, keempat pasang elektron ikatan dapat dituliskan dalam bentuk seperti ditunjukkan pada Gambar berikut.

 

                               Gambar Garis Yang Menyatakan Pasangan Elektron Ikatan.

4.    Ikatan Kovalen Rangkap Dua

       Ikatan kovalen rangkap dua terbentuk dari dua elektron valensi yang disahamkan oleh setiap atom atau ikatan yang dibentuk oleh atom-atom nonlogam yang menyumbangkan dua elektron tidak berpasangan untuk berikatan sehingga memenuhi kaidah oktet,  misalnya pada molekul O₂.

 Contoh pembentukan ikatan kovalen rangkap dua pada molekul O₂:

Konfigurasi elektron atom Oksigen yaitu:

₈O= 2 6. Atom O akan stabil jika konfigurasi elektronnya serupa dengan ₁₀Ne=2 8. Agar stabil maka atom O memerlukan 2 elektron tambahan. Kedua elektron ini diperoleh dengan cara patungan 2 elektron valensi dari masing-masing atom O membentuk ikatan kovalen rangkap dua seperti gambar berikut:

                          Gambar Pembentukan Ikatan Kovalen Rangkap Dua Dalam Molekul O₂

 

Contoh Pembentukan Ikatan Kovalen Rangkap dua pada molekul CO₂

Gambarkan pembentukan ikatan kovalen rangkap dua dalam molekul CO₂.

Jawab

Konfigurasi elektron atom Oksigen yaitu:

₈O= 2 6

Konfigurasi elektron atom karbon yaitu:

₆C = 2 4

 

                  Gambar Pembentukan Ikatan Kovalen Rangkap Dua Dalam Molekul CO₂

 

5.       Ikatan Kovalen Rangkap Tiga

           Ikatan kovalen rangkap tiga adalah ikatan kovalen yang terjadi karena penggunaan bersama tiga pasang elektron. Sejalan dengan definisi ikatan kovalen tunggal dan rangkap, ikatan ini disebut rangkap tiga karena setip ada ikatan antar atom melibatkan 3 pasang (6 buah) elektron valensi. Ikatan yang terbentuk digambarkan menggunakan tiga garis lurus. Berikut proses pembentukan ikatan kovalen rangkap 3 pada senyawa unsur N₂.

Contoh Pembentukan Ikatan Kovalen Rangkap Tiga Pada Molekul N₂

• Atom Nitrogen memiliki nomor atom 7 dengan konfigurasi 2,5
• Atom Nitrogen memiliki 5 elektron valensi dan guna mencapai kestabilan atomnya akan cenderung menerima 3 buah elektron.
• Ketika satu atom N berikatan dengan 1 atom sejenis maka terbentuk satu ikatan kovalen. Masing-masing atom menyumbangkan 3 elektron untuk digunakan bersama. Jadi ada 3 pasang (3 buah) elektron yang digunakan. Ilustrasinya sebagai berikut.

Pada molekul N₂ setiap atom N memiliki 5 elektron valensi, maka agar diperoleh konfigurasi elektron yang stabil, setiap atom N memerlukan tambahan elektron sebanyak 3. Untuk mengatasi kekurangan tersebut kedua atom N yang akan berikatan masing-masing menyumbangkan 3 buah elektron, sehingga terdapat 3 pasang elektron yang digunakan bersama.

 

                                   Gambar Ikatan Kovalen Rangkap Tiga Pada Molekul N₂

 

6.     Ikatan Kovalen Koordinasi

      Ikatan kovalen koordinasi adalah ikatan yang terbentuk dari pemakaian pasangan elektron bersama yang berasal dari salah satu atom yang memiliki pasangan elektron bebas. Contoh senyawa yang memiliki ikatan kovalen koordinasi adalah HNO₃, NH₄Cl, SO₃, dan H₂SO₄.

Ciri-ciri dari ikatan kovalen koordinasi adalah pasangan elektron bebas dari salah satu atom yang dipakai secara bersama-sama seperti pada contoh senyawa HNO₃ berikut ini.

 Contoh Pembentukan Ikatan koordinasi pada molekul HNO₃
 

  

                        Gambar Pembentukan Ikatan Kovalen Koordinasi Pada Molekul HNO3

Dari gambar tersebut terlihat bahwa senyawa HNO3 memiliki satu ikatan kovalen koordinasi dan dua ikatan kovalen. 

C. PERBEDAAN ANTARA SENYAWA ION DAN KOVALEN

No	Sifat	Senyawa Ion	Senyawa Kovalen
1	Titik didih	Tinggi	Rendah
2	Titik leleh	Tinggi	Rendah
3	Wujud	Padat pada suhu kamar	Padat,cair,gas pada suhu kamar
4	Daya hantar listrik	Padat = isolator Lelehan = konduktor Larutan = konduktor	Padat = isolator Lelehan = isolator Larutan = ada yang konduktor
5	Kelarutan dalam air	Umumnya larut	Umumnya tidak larut
6	Kelarutan dalam trikloroetana (CHCl3)	Tidak larut	Larut