2 IKATAN KIMIA A. KESTABILAN ATM B. STRUKTUR LEWIS C. IKATAN IN D. IKATAN KVALEN E. IKATAN KVALEN PLAR DAN NNPLAR F. KATAN KVALEN KRDINASI G. IKATAN LGAM. IKATAN CAMPURAN Nitrogen dan oksigen merupakan gas-gas yang persentasenya paling besar di atmosfer. Bagaimanakah rumus kimia gas nitrogen dan gas oksigen? Samakah dengan atom nitrogen dan oksigen? Atom berusaha untuk mencapai keadaan stabil. Dalam mencapai kestabilan atom-atom tersebut bergabung satu sama lain dan diikat oleh suatu gaya yang disebut ikatan kimia. Mempelajari pokok bahasan ikatan kimia Anda diharapkan dapat menjelaskan dan menggambarkan terjadinya ikatan kimia serta memprediksi jenis ikatan yang terjadi pada berbagai senyawa.
36 KIMIA X SMA ubungan antara konsep yang satu dengan yang lain dapat Anda perhatikan peta konsep di bawah ini KESTABILAN ATM dapat tercapai dengan melepas atau menangkap elektron penggunaan persamaan elektron bersama menjelaskan dengan cara terjadi ikatan kimia dengan cara ikatan ion ikatan kovalen polar ikatan logam ikatan kovalen nonpolar ikatan kovalen dibedakan ikatan kovalen koordinasi Peta Konsep Ikatan Kimia A. KESTABILAN ATM Golongan gas mulia berisi unsur-unsur yang stabil dan di alam tidak ditemukan dalam bentuk senyawa. Kestabilan gas mulia ini disebabkan oleh konfigurasi elektronnya gas mulia yang mempunyai elektron valensi duplet (2) khusus elium dan ktet (8) untuk yang lain. Tabel 2.1 Konfigurasi Elektron Gas Mulia Unsur Nomor atom Konfigurasi elektron e 2 2 Ne 10 2 8 Ar 18 2 8 8 Kr 36 2 8 18 8 Xe 54 2 8 18 18 8 Rn 86 2 8 18 32 18 8
KIMIA X SMA 37 Dalam mencapai konfigurasi duplet atau oktet tersebut, atom-atom dapat melepaskan elektron, menerima elektron, atau menggunakan pasangan elektron bersama. 1. Melepaskan Elektron Atom-atom dari unsur logam golongan IA (elektron valensi 1) dan golongan IIA (elektron valensi 2) mempunyai energi ionisasi yang rendah sehingga mudah melepaskan elektron membentuk ion positif untuk mencapai kestabilan. Contoh: 11Na dengan konfigurasi elektron 2 8 1, untuk mencapai kestabilan seperti gas mulia Neon maka Na akan melepaskan 1 elektron menjadi ion Na + yang konfigurasi elektronnya 2 8 11 Na (2 8 1) Na+ (2 8) + e 2. Menangkap Elektron Atom-atom nonlogam mempunyai affinitas elektron yang besar, yaitu atom-atom golongan VIA (elektron valensi 6) dan VIIA (elektron valensi 7) lebih mudah menerima elektron untuk mencapai kestabilan dan menjadi ion negatif. Contoh: 8 memiliki konfigurasi elektron 2 6 untuk mencapai kestabilan seperti Neon dengan menangkap 2 elektron menjadi ion 2- yang konfigurasi elektronnya 2 8. 8 (2 6) + 2e 2- (2 8) 3. Menggunakan Pasangan Elektron Bersama Menggunakan pasangan elektron bersama umumnya terjadi pada atom-atom yang mempunyai energi ionisasi tinggi atau atom yang mempunyai affinitas elektron tinggi (atom-atom nonlogam). B. STRUKTUR LEWIS Struktur Lewis menggambarkan bagaimana unsur-unsur saling berikatan satu sama lain dalam molekul senyawa yang melibatkan elektron valensi. Ikatan ini terjadi untuk mencapai keadaan stabil sehingga struktur Lewis menggambarkan bagaimana unsur-unsur dapat membentuk struktur duplet atau oktet sebagaimana struktur pada gas mulia.
38 KIMIA X SMA Penulisan struktur Lewis mengikuti tahap-tahap berikut. 1. Tulislah kerangka struktur dari senyawa bersangkutan yang terdiri atas lambang atom-atom yang terikat dan saling berdekatan (untuk senyawa sederhana mudah, tetapi untuk yang kompleks agak susah)! Pada umumnya atom yang memiliki keelektronegatifan tinggi menempati posisi di tengah (sebagai atom pusat) sedangkan atom elektronegatifitasnya rendah sebagai atom yang mengelilinginya. Contoh: pada senyawa N 3. N 2. Gambarkan titik elektron valensi di sekitar atom yang saling berikatan N. = elektron valensi N = elektron valensi Titik elektron disusun sedemikian sehingga masing-masing atom memiliki struktur oktet, kecuali hidrogen memiliki struktur duplet. 3. Pasangan elektron yang digunakan untuk berikatan, menggambarkan ikatan kovalen, gantilah dengan garis penghubung untuk menggambarkan ikatan tunggal, ikatan rangkap 2 atau ikatan rangkap tiga. Pada senyawa N 3 tersebut terjadi ikatan tunggal. N 4. Ikatan rangkap terbentuk jika aturan oktet belum terpenuhi. Caranya dapat menggunakan pasangan elektron bebas. Contoh: pada C 2, atom pusatnya C 6C = 2. 4 elektron valensi C = 4 struktur Lewisnya ditulis = C 8 = 2.6 mempunyai elektron valensi 6 struktur Lewisnya ditulis =
KIMIA X SMA 39 Pada C 2, satu atom C berikatan dengan 2 atom, agar kedua macam atom tersebut dapat membentuk struktur oktet, elektron pada atom C, membentuk dua pasangan elektron bebas, untuk kemudian masing-masing berpasangan dengan 2 elektron dari satu atom. C Bila ditulis dengan tangan valensi (garis penghubung) menjadi = C = Latihan 1 Gambarkan struktur Lewis pada senyawa-senyawa berikut! a. CCl 4 b. S 2 c. 2 C 3 C. IKATAN IN Ikatan ion adalah ikatan antara ion positif dengan ion negatif melalui gaya tarik-menarik elektrostatis. Ion positif terbentuk, bila atom yang sangat elektropositif (logam) menstabilkan diri dengan cara melepaskan elektron valensinya. Ion negatif terbentuk bila atom yang sangat elektronegatif (nonlogam) menstabilkan diri dengan cara menangkap elektron. Contoh: 1. Ikatan ion pada senyawa NaCl 11Na 2 8 1 Atom Na akan menstabilkan diri dengan cara melepaskan 1 elektron menjadi ion Na + 17Cl 2 8 7 sedangkan atom Cl akan menstabilkan diri dengan cara menangkap 1 elektron yang dilepaskan oleh atom Na, menjadi ion Cl - Na Na + + e Cl + e Cl - Terbentuknya ion Na + dengan ion Cl - yang muatannya berlawanan akan menimbulkan gaya tarik-menarik listrik sangat kuat. Na + + Cl - NaCl Ikatan ion dalam NaCl tersebut dapat digambarkan dengan rumus titik elektron (Struktur Lewis) sebagai berikut. Atom Na mempunyai 1 elektron valensi digambarkan mempunyai 1 titik elektron, sedangkan atom Cl mempunyai 7 elektron valensi digambarkan mempunyai 7 titik elektron.
40 KIMIA X SMA Na + Cl [Na] + + Cl + Na Cl Jadi, dasar dari ikatan ion adalah terjadi serah terima elektron dari atom-atom yang saling berikatan. Jumlah elektron yang dilepas (diserahkan) harus sama dengan jumlah elektron yang ditangkap (diterima). 2. Ikatan ion pada senyawa K 2 19 K 2 8 8 1 8 2 6 Dua atom K masing-masing akan melepas 1 elektron menjadi ion K +. Dua elektron dari 2 atom K tersebut ditangkap oleh atom menjadi ion 2-. 2K 2K + + 2e + 2e 2- Dua buah ion K + akan mengikat satu ion 2- menjadi K 2. 2K + + 2- K 2 Rumus titik elektronnya sebagai berikut. K + K K + K + + 2 K + 2 Dua atom K masing-masing mempunyai satu titik elektron sedangkan atom mempunyai 6 titik elektron. Senyawa yang mempunyai ikatan ion disebut senyawa ion. Senyawa ion mempunyai sifat-sifat sebagai berikut: - mempunyai titik didih dan titik leleh yang tinggi, - mudah larut dalam air, - cairan atau larutannya dapat menghantarkan arus listrik. - pada suhu kamar berbentuk padat. K + Latihan 2 1. Bagaimanakah terbentuknya ikatan ion pada senyawa berikut? Jelaskan! a. MgCl 2 b. Ca 2. Gambarkan struktur Lewis pada soal nomor 1 di atas!
D. IKATAN KVALEN KIMIA X SMA 41 Ikatan kovalen adalah ikatan antara dua atom, berdasarkan penggunaan pasangan elektron bersama. Ikatan kovalen terjadi antara atom-atom yang mempunyai perbedaan keelektronegatifan rendah (umumnya terjadi antara atom-atom bukan logam). Atom-atom bukan logam tersebut saling bergabung menggunakan sepasang elektron atau lebih untuk berikatan membentuk suatu molekul. 1. Ikatan Kovalen Tunggal Salah satu contoh ikatan kovalen adalah pembentukan molekul gas klorin dari dua atom Cl. Atom 17 Cl yang konfigurasi elektronnya 2 8 7 mempunyai 7 elektron valensi. Untuk mencapai kestabilan, masing-masing atom Cl menyumbangkan 1 elektron untuk digunakan bersama-sama. Rumus Lewisnya sebagai berikut. Cl + Cl Cl Cl Cl Cl Cl 2 Masing-masing atom Cl sudah stabil karena sudah sesuai dengan kaidah oktet. leh karena ikatan kovalen yang terbentuk hanya satu maka dinamakan ikatan kovalen tunggal. 2. Ikatan Kovalen Rangkap Dua Ikatan kovalen rangkap dua adalah ikatan kovalen yang terbentuk karena penggunaan bersama dua pasang elektron ikatan. Contoh: Pada molekul gas 2, dengan struktur Lewis + = 2 3. Ikatan Kovalen Rangkap Tiga ikatan kovalen 1 (PEI) Ikatan kovalen 2 (PEI) PEI (Pasangan Elektron Ikatan) PEB (Pasangan Elektron Bebas) setiap satu pasang elektron ikatan digambarkan 1 garis ikatan Garis rangkap 2 menunjukkan adanya 2 pasangan elektron yang digunakan bersama (PEI) Ikatan kovalen yang terjadi karena penggunaan bersama tiga pasang elektron ikatan. Contoh: Pada molekul N 2, dengan struktur Lewis N + N N N N N N 2 Ikatan kovalen 3 (PEI) Garis rangkap 3 menunjukkan adanya 3 pasangan elektron yang digunakan bersama (PEI)
42 KIMIA X SMA Latihan 2.3 1. Apa yang dimaksud dengan ikatan kovalen? Jelaskan dan beri contoh! 2. Gambarkan struktur Lewis pada pembentukan molekul-molekul: a. PCl 3 b. 2 E. IKATAN KVALEN PLAR DAN NNPLAR Dalam molekul F pasangan elektron yang digunakan bersama akan lebih tertarik ke F. al ini dikarenakan keelektronegatifan F(4,0) lebih besar dibandingkan keelektronegatifan (2,1). Akibatnya, ujung atom F akan memiliki kelebihan muatan negatif (membentuk δ-), dan sebaliknya ujung akan memiliki kekurangan muatan negatif membentuk δ+. δ+ δ Cl Ikatan kovalen ini disebut ikatan kovalen polar, yaitu ikatan kovalen yang mempunyai dua kutub/dipol. Pada senyawa polar memiliki harga momen dipol. Momen dipol merupakan ukuran kuantitatif kepolaran, yang dapat dihitung berdasarkan rumus µ = Q r µ = momen Dipol Q = muatan atom r = jarak antar-atom Berdasarkan rumus tersebut beberapa momen dipol gas dapat dilihat pada tabel berikut. Tabel 2.2 arga Momen Dipol Molekul 2 Cl 2 C 2 CCl 4 F Br I N 3 2 µ (D) 0 0 0 0 0 0,91 0,79 0,38 1,47 1,85 Keterangan molekul nonpolar molekul nonpolar molekul nonpolar molekul nonpolar molekul nonpolar molekul polar molekul polar molekul polar molekul polar molekul polar
KIMIA X SMA 43 Dalam molekul gas Cl 2 yang mempunyai momen dipol 0, ikatan kovalen gas tersebut disebut ikatan kovalen nonpolar. Ikatan kovalen nonpolar terjadi apabila pasangan elektron yang digunakan tidak tertarik ke salah satu atom (seimbang) sehingga tidak terjadi pengkutuban muatan. Pada molekul C 2 atom memiliki harga keelektronegatifan lebih besar dibanding atom C. Namun karena molekul C 2 mempunyai bentuk molekulnya simetris, menyebabkan C 2 bersifat nonpolar. Latihan 4 1. Jelaskan keterkaitan antara kepolaran ikatan kovalen dengan keelektronegatifan! 2. Apa yang dimaksud dengan: a. ikatan kovalen polar? b. ikatan kovalen nonpolar? 3. Jelaskan mengapa molekul CCl 4 bersifat nonpolar, sedangkan 2 bersifat polar? F. IKATAN KVALEN KRDINASI Ikatan kovalen koordinasi merupakan ikatan kovalen di mana pasangan elektron yang dipakai bersama hanya berasal dari salah satu atom saja. Pada ikatan ini salah satu atom harus mempunyai pasangan elektron bebas (pasangan elektron yang tidak digunakan untuk membentuk ikatan). Contoh: Ikatan kovalen pada ion N + 4. Ikatan ini terjadi antara molekul N 3 dengan ion +. Molekul N 3 yang tersusun atas 1 atom N dan 3 atom. Setiap atom berikatan kovalen dengan N sehingga pada atom N terdapat sepasang elektron bebas yang selanjutnya digunakan bersama dengan ion + untuk membentuk ikatan kovalen koordinasi. 3 N + N N sepasang elektron bebas (PEB) + + N + N + + ikatan kovalen koordinasi ( )
44 KIMIA X SMA Ikatan kovalen koordinasi pada ion N + 4 ditunjukkan dengan tanda panah, di arahnya berasal dari atom donor (pemberi elektron)ke atom akseptor (penerima elektron). Sifat-sifat senyawa kovalen adalah sebagai berikut: - pada suhu kamar ada yang berupa gas, cairan, atau padatan tetapi lunak, - mempunyai titik didih dan titik leleh relatif rendah, - umumnya tidak larut dalam air tetapi larut dalam pelarut organik. Latihan 5 Gambarkan ikatan koordinasi yang terjadi pada molekul S 3 dan ion 3 +! G. IKATAN LGAM ampir 75% dari unsur-unsur yang dikenal sekarang ini adalah unsur logam. Sifat-sifat unsur dari logam, antara lain dapat menghantarkan arus listrik dan panas, mempunyai kilau logam, serta dapat ditempa. Apa yang menyebabkan logam memiliki sifat-sifat tersebut? Arus listrik yang bergerak dalam logam adalah gerakan elektron-elektron. Artinya bahwa logam itu mengandung elektron-elektron yang dapat bergerak bebas dari atom ke atom. Adapun sifat logam yang dapat ditempa menunjukkan bahwa ikatan antara logam-logam memungkinkan terjadinya perubahan bentuk tanpa mengalami kerusakan elektron. Berdasarkan hal tersebut ikatan pada logam terjadi karena tiap logam mempunyai harga keelektronegatifan kecil sehingga elektron valensi dapat bergerak bebas dari satu kulit ke kulit lain membentuk awan elektron yang menyelimuti inti atom. + + + + + + Gambar Ikatan logam inti atom (positif) elektron-elektron yang bergerak bebas membentuk lautan elektron (elektron terdislokasi)
KIMIA X SMA 45 Latihan 6 1. Jelaskan pengertian ikatan logam! 2. Jelaskan mengapa atom logam membentuk ikatan logam, bukan ikatan ion atau kovalen!. IKATAN CAMPURAN Pada senyawa K ikatan yang terjadi adalah ikatan ion dan ikatan kovalen. Adapun penjelasan mengenai hal ini adalah sebagai berikut. K + + K + + Ikatan dengan merupakan ikatan kovalen sedangkan ikatan K + dengan - adalah ikatan ion. al tersebut dapat terjadi pada senyawa yang lain, bahkan ada senyawa yang mempunyai ikatan ion, ikatan kovalen sekaligus ikatan koordinasi. Kata Kunci duplet keelektronegatifan ikatan ion ikatan kimia ikatan kovalen ikatan logam kestabilan kilau logam kovalen koordinasi kovalen nonpolar kovalen polar kovalen rangkap kovalen tunggal momen dipol oktet struktur Lewis RANGKUMAN Kestabilan atom Ada tiga cara atom-atom mencapai kestabilan: 1) melepaskan elektron membentuk ion positif 2) menangkap elektron membentuk ion negatif 3) menggunakan elektron bersama Ikatan ion adalah ikatan antara ion positif dengan ion negatif dengan gaya tarikmenarik elektrostatis. Terjadi antara atomatom yang sangat elektronegatif dengan atom yang sangat elektropositif. Sifat-sifat senyawa ion: mempunyai titik didih dan titik leleh yang tinggi, larut dalam air, cairan atau larutannya dapat menghantarkan arus listrik.
46 KIMIA X SMA Ikatan kovalen adalah ikatan yang terjadi karena penggunaan bersama pasangan elektron. Terjadi antara atom-atom yang mempunyai perbedaan keelektronegatifan rendah. Berdasarkan jumlah ikatannya ikatan kovalen dibedakan menjadi ikatan kovalen tunggal, ikatan kovalen rangkap dan ikatan kovalen rangkap tiga. Sifat-sifat senyawa kovalen sebagai berikut: mempunyai titik didih dan titik leleh yang rendah, umumnya tidak dapat menghantarkan listrik, umumnya tidak larut dalam air tetapi larut dalam pelarut organik. Ikatan kovalen polar dan nonpolar Ikatan kovalen yang mempunyai momen dipol disebut ikatan kovalen polar. Sedangkan ikatan kovalen yang tidak mempunyai momen dipol disebut ikatan kovalen nonpolar Ikatan kovalen koordinasi Ikatan kovalen di mana pasangan elektron yang dipakai bersama hanya berasal dari salah satu atom. Pada ikatan ini salah satu atom harus mempunyai pasangan elektron bebas. Ikatan logam merupakan ikatan yang terjadi pada logam karena elektron valensi dapat bergerak bebas dari atom satu ke atom yang lain.
KIMIA X SMA 47 P ELATIAN SAL I. Pilihlah jawaban yang tepat! 1. Unsur di bawah ini yang mempunyai kecenderungan melepaskan elektron sesuai teori oktet adalah... a. 1 d. 18 Ar b. 7 N e. 20 Ca c. 17 Cl 2. Berikut ini yang merupakan konfigurasi elektron gas mulia adalah... a. 2 2 d. 2 8 8 b. 2 8 2 e. 2 8 8 1 c. 1 8 6 3. Kelompok senyawa yang semuanya berikatan ion adalah... a. KCl, NaI, dan MgBr 2 b. 2, Cl 2 dan NaI c. N 3, C 2, dan 2 d. Cl 2, C 4, dan NaCl e. NaCl, Cl, dan 2 4. Atom 3 X dan 9 Y bila berikatan akan berikatan jenis... a. ion b. kovalen nonpolar c. kovalen koordinat d. kovalen polar e. logam 5. Unsur A dengan konfigurasi elektron 2 8 6 dapat membentuk ikatan ion dengan unsur yang bernomor atom... a. 2 d. 18 b. 7 e. 19 c. 9 6. Diketahui unsur P dengan nomor atom 13 dan unsur Q dengan nomor atom 16 senyawa antara P dan Q yang terjadi mempunyai rumus... a. PQ d. P 2 Q 3 b. PQ 2 e. P 3 Q 2 c. P 2 Q 7. Diketahui unsur-unsur 10 A, 11 B, 17 C, dan 18D, ikatan ion dapat dihasilkan antara unsur-unsur... a. A dan B d. B dan C b. C dan D e. A dan D c. A dan C 8. Ikatan kovalen merupakan ikatan... a. antara atom positif dan atom negatif b. antara atom elektronegatif dan elektropositif c. yang terjadi karena atom mudah melepaskan dengan atom yang mudah menangkap elektron d. antara atom-atom yang mudah menangkap elektron e. antara atom logam dengan atom nonlogam 9. Dari kelompok zat di bawah ini yang semuanya memiliki ikatan kovalen adalah... a. 2, C 2, dan NaCl b. N 3, 2, dan Cl 2 c. 2, C 2, dan KI d. NaCl, MgBr 2, dan AlCl 3 e. CCl 4, KF, dan CaCl 2
48 KIMIA X SMA 10. Unsur X dengan nomor atom 6 dan unsur Y dengan nomor atom 8. Senyawa dan jenis ikatan yang terbentuk dari kedua unsur tersebut adalah... a. XY 2 ion b. XY 2 kovalen c. X 2 Y ion d. X 2 Y kovalen e. X 2 Y 3 kovalen 11. Dari senyawa berikut yang mempunyai berikatan kovalen dan bersifat polar adalah... a. C 4 d. KCl b. CCl 4 e. N 3 c. N 2 12. Pada molekul N 2 jumlah pasangan elektron yang digunakan bersama sebanyak... a. 1 d. 4 b. 2 e. 5 c. 3 13. Jumlah pasangan elektron bebas pada senyawa N 3 adalah... a. 1 d. 4 b. 2 e. 5 c. 3 14. Perhatikan rumus titik elektron asam nitrat berikut ini! N 1 2 4 3 Yang merupakan ikatan kovalen koordinnasi adalah nomor... a. 1 d. 4 b. 2 e. 5 c. 3 5 15. Senyawa berikut yang bersifat nonpolar adalah... a. 2 d. Cl b. N 3 e. F c. C 4 16. Unsur di bawah ini yang mempunyai kecenderungan menerima elektron sesuai teori oktet adalah... a. 11 Na d. 19 K b. 13 Al e. 20 Ca c. 17 Cl 17. Bila diketahui keelektronegatifan untuk atom F, Cl, Br dan I berturut-turut 4,0; 3,0; 2,8;dan 2,5. Maka molekul berikut yang bersifat paling polar adalah... a. ICl d. F 2 b. FCl e. FBr c. IB r 18. Di antara pasangan unsur berikut yang dapat membentuk senyawa ion adalah... a. 15 P dan 8 d. 12 Mg an 8 b. 17 N dan 1 e. 6 C dan 17 Cl c. 1 dan 9 F 19. Spasi di bawah ini yang berikatan kovalen koordinat adalah... a. N - 2 d. Cl b. N 3 e. 2 c. N + 4 20. Senyawa yang sifat kepolarannya paling tinggi adalah... a. Cl 2 d. Cl b. N 2 e. 2 c. 2
KIMIA X SMA 49 II. Kerjakan soal-soal di bawah ini dengan benar! 1. Mengapa atom-atom membentuk ikatan kimia? 2. Bagaimanakah terbentuknya ikatan ion antara unsur-unsur golongan IA dalam sistem periodik dengan unsur-unsur golongan VIIA? Jelaskan! 3. Jelaskan terbentuknya ikatan ion pada: a. Na 2 S b. MgF 2 4. Gambarkan rumus Lewis dari molekul-molekul berikut! a. C 2 b. N 3 c. S 2 5. Termasuk molekul polar atau nonpolarkah molekul-molekul berikut? a. N 3 b. C c. C 2 d. C 2 6 e. 2 6. Apakah perbedaan antara terbentuknya ikatan kovalen dan ikatan ion? Jelaskan dengan contoh! 7. Jelaskan terbentuknya ikatan kovalen koordinasi pada: a. 3 + dari 2 dengan + b. AlCl 3 N 3 dari AlCl 3 dan N 3 8. Jelaskanlah perbedaan antara ikatan kovalen dan ikatan kovalen koordinat! 9. Termasuk ikatan ion kovalen, kovalen koordinasi, atau ikatan campuran zat-zat berikut? a. CaS c. N 3 e. Na b. 2 S d. Li f. C 3 Cl 10. Jelaskanlah mengapa logam mempunyai sifat dapat ditempa!