Ikatan dan Isomeri Prof. Dr. Jumina Robby Noor Cahyono, S.Si., M.Sc.
Susunan Elektron dalam Atom Mulai dikenalkan oleh Rutherford: Atom terdiri atas inti yg kecil & padat dan dikelilingi oleh elektron-elektron atom inti elektron = (-) / negatif proton = (+) / positif netron = netral nomor atom = jumlah elektron = jumlah proton berat atom = berat proton + netron Kelemahan : tidak dapat menerangkan mengapa elektron tidak jatuh ke inti 2
Disempurnakan oleh Bohr : Dalam atom, e - bergerak pada lintasan-lintasan tertentu yg memiliki tingkat energi tertentu n = nomor kulit n =1 n =2 n =3 Jumlah e - maksimum tiap kulit = 2n 2 n = 1 ; Σ e - maks = 2 1 2 = 2 n = 2 ; Σ e - maks = 2 2 2 = 8 Susunan e - dalam atom menjadi lebih jelas misalnya : 8 O Σ e - = 8 [kulit dalam] n = 1 terisi oleh 2e - elektron dalam [kulit dalam] n = 2 terisi oleh 6e - elektron valensi Catatan : belum dapat diterapkan untuk penulisan rumus kimia 3
Lewis Memodifikasi teori atom Bohr Mengemukakan konsep BULIR &HURUF yg melambangkan inti dan e - di kulit dalam e - valensi ditulis dg titik disekeliling BULIR Contoh model atom Lewis 6 C 7 N 8 O 10 Ne Kulit 1 2e - 2e - 2e - 2e - Kulit 2 4e - 5e - 6e - 8e - C N O Ne 4
Ikatan Kimia Dasar : atom cenderung membentuk konfigurasi yg stabil (mantap) seperti gas mulia Jenis : dikenal 2 tipe utama : Ikatan ionik Ikatan kovalen 5
Ikatan ionik (ion) Tejadi melalui pemindahan satu atau lebih e - dari satu atom ke atom lain Contoh : NaCl Na 11 Na 17 Cl Kulit 1 2e - 2e - Kulit 2 8e - 8e - Kulit 3 1e - 7e - [Elektron valensi] Na+ + 1 e- Cl + 1 e - Cl - + Na + Cl Na + + Cl - Atom yg mudah melepas e - atom elektropositif Atom yg mudah menangkap e - atom elektronegatif 6
Ikatan kovalen Terjadi melalui penggunaan bersama satu atau lebih pasangan e - Terbentuk antara atom-atom yang memiliki elektronegativitas sama atau sedikit berbeda Contoh : H + H H H Cl H + + Cl Cl Cl Cl H Cl Pasangan elektron Ikatan kovalen dan konvigurasi e - stabil merupakan dasar hukum OKTET : Molekul akan stabil jika atom-atomnya dikelilingi oleh 8e - (seperti Ne & Ar) atau 2e - (seperti He) 7
Karbon dan ikatan kovalen C : - memiliki 4 e - valensi - bersifat pertengahan cenderung membentuk ik. kovalen Tinjau : CH 4 & CCl 4 H C Cl Dapat ditulis : C 2 H 6 : CH 3 CH 3 H H C H H (a) (c) Cl Cl C Cl Cl (b) Memenuhi hukum oktet Merupakan molekul stabil a, b, c merupakan contoh ikatan kovalen tunggal 8
Tinjau : Atom C dikelilingi oleh 7e - Tdk memenuhi hukum oktet tidak stabil Radikal : molekul yg mempunyai atom dg elektron bebas ( pasangan elektron bebas) Katenasi : kemampuan atom C untuk membentuk rantai dengan atom C lain [sifat khusus] 9
Ikatan kovalen polar Senyawa polar konstanta dielektrik tinggi Senyawa non polar konstanta dielektrik rendah Berdasar pengukuran : HCl polar H 2 non polar Tinjauan berdasar hukum oktet : - nonpolar - polar [Cl lebih elektronegatif drpd H] Pergeseran pasangan e - disebut polarisasi ikatan δ+ δ- Ik. Kovalen polar terjadi antara 2 atom yg berbeda elektronegativitasnya 10
Ikatan kovalen ganda Melibatkan lebih dari satu pasang e - Tinjau CO 2 ; C = 4e - valensi O = 2 x 6e - valensi 16 e - valensi Ikatan rangkap 2 HCN ; H = 1e - val C = 4e - val N = 5e - val Ikatan ganda 3 11
Valensi Kemampuan suatu atom untuk mengikat atom lain [H] C bervalensi 4, karena mampu mengikat 4 atom H O bervalensi 2, karena mampu mengikat 2 atom H Model atom KEKULE (atas dasar valensi) Kemampuan mengikat suatu atom Lewis : -kemampuan mengikat suatu atom tergantung pd jumlah elektron bebas yg dimiliki oleh atom tsb. mis: atom C 4e - val bervalensi 4 atom O 6e - val bervalensi 2 Model : 12
ISOMERI Senyawa-senyawa dg rumus molekul sama, tetapi rumus strukturnya berbeda Isomer-isomer umumnya mempunyai sifat fisika dan kimia berbeda Contoh : C 2 H 6 O t.d. = 76 C bereaksi dg logam Na t.d. = -24 C tdk bereaksi dg logam Na 13
Penulisan Rumus Struktur Mulai dg menulis rantai karbon Dilengkapi dg H C bervalensi 4, sedang H bervalensi 1 Contoh C 5 H 12 disingkat 14
3 2 2 2 3 3 2 2 2 3 3 2 3 3 3 3 3 3 Bentuk singkatan struktur yang lain 15
Muatan Formal Tinjau : MF = Untuk mengetahui bahwa ion ammonium bermuatan (+) dan atom mana yg mengemban muatan (+) tsb. Maka dikemukakan konsep Muatan Formal (MF) Σ elektron valensi atom netral - elektron bebas + setengah jumlah elektron ikatan 16
MF N = 5 (0 + ½ 8) = +1 MF H a = 1 (0 + ½ 2) = 0 +1 + Ion ammonium bermuatan +1 dan N merupakan pengemban muatan + tsb 17
Resonansi Tinjau CO 3 2- ; C = 4e - val O = 3 x 6e - val = 18e - val muatan -2 total = 24 e - val Disusun berdasar hukum oktet -2-2 -2 Konsekuensi : Seharusnya ada 2 macam ikatan C O dg panjang ikaran berbeda ( C-O = 1,41 Å; C=O = 1,20 Å) Fakta : Panjang ikatan C-O seragam (1,31 Å) + 18
Dikemukakan konsep teori Resonansi: Struktur sesungguhnya dari ion CO 2-3 adalah mirip dengan struktur I, II, III. I, II, III disebut resonansi 19
Bilangan-bilangan Kuantum Utama ; n menentukan tingkat energi orbital Azimut ; l menentukan bentuk orbital, yaitu s, p atau d Magnetik ; m menentukan arah dan jumlah orbital Spin ; s menentukan arah pergerakan elektron 20
3s 2s 1s 3p 2p 3d Prinsip Aufbau Larangan Pauli Aturan Hund Susunan e- dlm atom dpt ditentukan 21
22
Teori tumpang tindih (overlap) & ikatan σ H 2 H A + I II III H B 1s 1s II : daerah overlap (ikatan σ) + p p (ikatan σ) Terbentuk dari overlap Antar sumbu orbital 23
(ikatan π) Terbentuk dari overlap Pada sisi sumbu orbital 24
Orbital-orbital hibrida karbon sp 3 Atom C : 6 elektron E 2p 2s 1s 25
E C bervalensi 4 diterangkan : 2p E 2p 2s 2s Elektron Valensi 1 e- dari orbital 2s dipromosikan E sp 3 2s 26
E tiap e - di orbital sp 3 = 1 E 2s + 3 E 2p 4 27