Ikatan Kimia

Atom-atom unsur gas yang ada di alam cenderung bergabung dengan atom unsur lain membentuk molekul atau ion-ion.  Pada penggabungan atom-atom atau ion-ion terjadi gaya tarik-menarik yang disebut ikatan kimia.  Atom-atom yang bergabung yang berubah hanya elektronnya, sedangkan inti atom tidak mengalami perubahan.

A.  Ikatan Kimia

Ikatan kimia adalah ikatan yang terjadi antaratom atau antarmolekul dengan cara sebagai berikut:

˜ Atom yang satu melepaskan elektron, sedangkan atom yang lain menerima elektron

˜ Penggunaan bersama pasangan elektron yang berasal dari salah satu atom

1.    Teori Kestabilan Elektron

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 pembentuk ikatan kimia adalah adanya satu golongan unsur yang stabil yaitu golongan VIII A atau golongan 18 (gas mulia)

˜ Dalam pembentukan ikatan kimia; atom-atom akan membentuk konfigurasi elektron seperti pada unsur gas mulia

˜ Untuk 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 2 3 4 5 6	He Ne Ar Kr Xe Rn	2 10 18 36 54 86	2 2 2 2 2 2	8 8 8 8 8	8 18 18 18	8 18 32	8 18	8

˜ Kecenderungan unsur-unsur untuk menjadikan konfigurasi elektronnya sama seperti gas mulia terdekat dikenal dengan istilah aturan oktet

2.    Lambang Lewis

Gibert Newton Lewis dan Albrecht Kossel pada tahun 1916 mengemukakan teori tentang peranan elektron dalam pembentukan ikatan kimia.  Lambang Lewis adalah lambang atom yang dilengkapi dengan elektron valensinya.

˜ Lambang Lewis gas mulia menunjukkan 8 elektron valensi (4 pasang elektron)

˜ Lambang Lewis unsur dari golongan lain menunjukkan adanya elektron tunggal (belum berpasangan)

˜

1

Elektron yang belum berpasangan akan dipasangkan pada pembentukan ikatan

Tabel Struktur Lewis Beberapa Atom

ATOM	KONFIGURASI ELEKTRON	ELEKTRON VALENSI	STRUKTUR LEWIS
11Na	2, 8, 1	1
4Be	2, 2	2
5B	2, 3	3
6C	2, 4	4
7N	2, 5	5
8O	2, 6	6
9F	2, 7	7
10Ne	2, 8	8

B.   Jenis-jenis Ikatan Kimia

Berdasarkan mekanisme pembentukan ikatan, maka ikatan kimia dibedakan menjadi empat yaitu ikatan ion, ikatan kovalen, ikatan kovalen koordinat/koordinasi, dan ikatan logam.

1.    Ikatan Ion (Elektrovalensi)

Ikatan ion terjadi jika atom unsur yang memiliki energi ionisasi kecil melepaskan elektron valensinya (membentuk kation) dan atom unsur lainnya yang mempunyai afinitas elektron besar menangkap/menerima elektron tersebut (membentuk anion).  Kedua ion tersebut kemudian saling berikatan dengan gaya elektrostatis.  Ikatan ion juga dikenal sebagai Elektrovalensi atau ikatan elektrovalen.  Unsur yang cenderung melepaskan elektron adalah unsur logam, sedangkan unsur yang cenderung menerima elektron adalah unsur nonlogam.

Contoh:

1.    Ikatan antara ₁₁Na dengan ₁₇Cl adalah …

Jawab:

Konfigurasi elektronnya:

₁₁Na  : 2, 8, 1

₁₇Cl   : 2, 8, 7

Atom Na melepaskan 1 elektron valensinya sehingga konfigurasi elektronnya sama dengan gas mulia.

Na       ®       Na⁺ + e^–

(2, 8, 1)            (2, 8)

Atom Cl menerima 1 elektron pada kulit terluarnya sehingga konfigurasi elekronnya sama dengan gas mulia.

Cl  +  e^–  ®  Cl^–

(2, 8, 7)            (2, 8, 8)

2

Antara ion Na⁺ dengan Cl^– terjadi gaya tarik-menarik elektrostatis sehingga terbentuk senyawa ion NaCl.  Ikatan antara Na⁺ dan Cl^– jika digambarkan dalam lambar Lewis adalah sebagai berikut:

xx

xx

xx

x.

–

Na⁺    Cl                      atau

Ikatan ion hanya dapat terbentuk apabila unsur-unsur yang bereaksi mempunyai perbedaan daya tarik elektron (keeelektronegatifan) cukup besar.  Perbedaan keelektronegatifan yang besar ini memungkinkan terjadinya serah-terima elektron.

2.    Ikatan antara ₁₁Na dengan ₈O

Jawab:

Konfigurasi elektronnya:

₁₁Na  : 2, 8, 1

₈O      : 2, 6

Supaya mencapai oktet, maka Na harus melepaskan 1 elektron kation Na⁺

Na       ®       Na⁺ + e^–

(2, 8, 1)            (2, 8)

Supaya mencapai oktet, maka O harus menangkap 2 elektron menjadi anion O^-2

O  +  2e^–  ®   O^2–

(2, 6)                (2, 8)

Reaksi yang menjadi:

Na       ®       Na⁺ + e^–

O  +  2e^–  ®  O^2–        ₊

2Na + O ® 2Na⁺ + O^2– ® Na₂O

Senyawa yang mempunyai ikatan ion antara lain:

˜ Golongan alkali (I A kecuali atom H) dengan golongan halogen (VII A)

Contoh: NaCl,  NaF,  KI,  dan CsF

˜ Golongan alkali (I A kecuali atom H) dengan golongan oksigen (VI A)

Contoh: Na₂O,  Na₂S,  dan Rb₂S

˜ Golongan alkali tanah (II A) dengan golongan oksigen (VI A)

Contoh: CaO,  BaO,  dan MgS

Sifat-sifat umum senyawa ionik sebagai berikut:

˜ Titik didih dan titik lelehnya tinggi

˜ Keras tetapi mudah patah

˜ Penghantar panas yang baik

˜ Lelehan maupun larutannya dapat menghantarkan arus listrik (elektrolit)

˜

3

Larut dalam air

˜ Tidak larut dalam pelarut organik (misalnya alkohol, eter, dan benzena)

2. Ikatan Kovalen

Ikatan kovalen adalah ikatan yang terjadi karena pemakaian pasangan elektron secara bersama-sama oleh dua atom yang berikatan.  Ikatan kovalen terjadi akibat ketidakmampuan salah satu atom yang akan berikatan untuk melepaskan elektron (terjadi pada atom-atom nonlogam).  Ikatan kovalen terbentuk dari atom-atom unsur yang memiliki afinitas elektron tinggi serta beda keelektronegatifannya lebih kecil dibandingkan ikatan ion.

Atom nonlogam cenderung untuk menerima elektron.  Jika tiap-tiap atom nonlogam berikatan maka ikatan yang terbentuk diperoleh dengan cara mempersekutukan elektronnya, sehingga 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 elektkron (kecuali berjumlah 2 elektron).

Berdasarkan banyaknya pasangan elektron yang digunakan bersama-sama untuk berikatan, maka ada tiga jenis ikatan kovalen yaitu ikatan kovalen tunggal, ikatan kovalen rangkap dua, dan ikatan kovalen rangkap tiga.

˜Ikatan Kovalen Tunggal

Ikatan kovalen tunggal menggunakan satu pasang elektron yang digunakan bersama-sama untuk berikatan.

Contoh:

1.    Ikatan yang terjadi antara atom H dengan atom H membentuk molekul H₂.

Pembahasan:

Konfigurasi elektronnya:

₁H : 1

x

Kedua atom H yang berikatan memerlukan satu elektron tambahan agar diperoleh konfigurasi elektron yang stabil (sesuai dengan konfigurasi elektron He).  Oleh karena itu, kedua atom H saling meminjamkan satu elektronnya sehingga terdapat sepasang elektron yang dipakai bersama.

H^x +       ®

Rumus struktur: H ¾ H

Rumus kimia: H₂                                             

2.    Ikatan yang terjadi antara atom H dengan atom F membentuk molekul HF.

Pembahasan:

₁H : 1

₉F : 2, 7

Atom H memiliki 1 elektron valensi, sedangkan atom F memiliki 7 elektron valensi.  Agar atom H dan F memiliki konfigurasi elektron yang stabil, maka tiap-tiap atom memerlukan 1 elektron tambahan (sesuai dengan konfigurasi He dan Ne).  Jadi, atom H dan F masing-masing meminjamkan satu elektronnya untuk dipakai bersama.

x

x

H   +        ®

Rumus struktur: H ¾ F

Rumus kimia: HF                                           

4

 

˜Ikatan Kovalen Rangkap Dua

Ikatan kovalen rangkap dua menggunakan dua pasang elektron yang digunakan bersama-sama untuk berikatan.

Contoh:

Ikatan yang terjadi antara atom O dengan atom O membentuk molekul O₂.

Pembahasan:

Konfigurasi elektronnya:

₈O: 2, 6

Atom O memiliki 6 elektron valensi, maka agar diperoleh konfigurasi elektron yang stabil tiap-tiap atom O memerlukan tambahan dua elektron.  Oleh karena itu, kedua atom O saling meminjamkan dua elektronnya untuk dipakai bersama.

 +     +          ®

Rumus Struktur: O ═ O

Rumus Kimia: O₂

˜Ikatan Kovalen Rangkap Tiga

Ikatan kovalen rangkap tiga menggunakan tiga pasang elektron yang digunakan bersama-sama untuk berikatan.

Contoh:

Ikatan yang terjadi antara atom N dengan atom N membentuk molekul N₂.

Pembahasan:

Konfigurasi elektronnya:

₇N: 2, 5

Atom N memiliki 5 elektron valensi, maka agar diperoleh konfigurasi elektron yang stabil tiap-tiap atom N memerlukan tambahan tiga pasang elektron.  Oleh karena itu, kedua atom N saling meminjamkan tiga elektronnya untuk dipakai bersama.

 

        +            ®  

Rumus Struktur: N ≡ N

Rumus Kimia: N₂

3.    Ikatan Kovalen Koordinat/Koordinasi/Semipolar

Ikatan kovalen koordinat adalah ikatan yang terbentuk karena penggunaan bersama pasangan elektron yang berasal dari salah satu atom yang berikatan (pasangan elektron bebas), sedangkan atom yang lain hanya menerima pasangan elektron yang digunakan bersama.  Pasangan elektron ikatan yang menyatakan ikatan koordinat digambarkan dengan tanda anak panah yang arahnya dari atom donor menuju akseptor pasangan elektron.

Contoh:

1. Terbentuknya molekul ozon (O₃)

Pembahasan:

Konfigurasi elektronnya:

₈O: 2, 6

Agar semua atom O dalam molekul O₃ dapat memenuhi aturan oktet, maka salah satu ikatan    O ¾O adalah ikatan kovalen rangkap dua dan ikatan lainnya adalah ikatan koordinasi.

 

         +           +          ®

5

Rumus Struktur: O ═ O ® O

Rumus Kimia: O₃

2. Terbentuknya molekul SO₃

Pembahasan:

Konfigurasi elektronnya:

₈O: 2, 6

₁₆S: 2, 8, 6

 

         +           +          +          ®

Rumus Struktur: O ← S → O

                                       ║

                                       O

Rumus Kimia: SO₃

4.    Ikatan Logam

Ikatan logam adalah ikatan antaratom dalam suatu unsur logam dengan menggunakan interaksi antarelektron valensi.  Unsur logam mempunyai kecenderungan untuk menjadi ion positif karena energi potensial ionisasi yang rendah dan mempunyai elektron valensi kecil.  Kulit terluar unsur logam relatif kosong karena elektron valensinya berjumlah sedikit.  Hal ini memungkinkan berpindahnya elektron dari satu atom ke atom yang lain.  Elektron valensi mengalami penyebaran yang cukup berarti karena kemudahan untuk berpindah sangat besar.  Akibat penyebaran tersebut, elektron valensi menjadi berbaur dan menyerupai awan elektron atau lautan elektron yang membungkus ion positif di dalam atom.  Sehingga struktur logam dapat dibayangkan sebagai pembungkusan ion-ion positif oleh awan atau lautan elektron.

Gambar 11 Pembentukan ikatan logam

6

Struktur yang demikian dapat digunakan untuk menjelaskan sifat-sifat khas logam seperti daya hantar listrik, daya tempa dan kuat tarik.  Akibat awan elektron valensinya yang mudah mengalir maka logam juga bersifat sebagai konduktor yang baik.  Penyebaran dan pergerakan elektron valensi yang cukup besar membuat logam ketika ditempa atau ditarik hanya mengalami pergeseran pada atom-atom penyusunnya sedangkan ikatan yang terbentuk tetap.

Sifat-sifat unsur logam, antara lain:

˜ Pada suhu kamar berwujud padat, kecuali raksa, cesium, dan fransium

˜ Mengkilap (mempunyai kilau logam)

˜ Dapat menghantarkan arus listrik dan panas (bersifat konduktor)

˜ Dapat ditempa, dipres menjadi lempengan yang tipis dan dapat ditarik menjadi kawat.

C.   Tata Nama Senyawa

Nama ilmiah suatu unsur mempunyai asal usul bermacam-macam.  Hal ini mendasari para ahli Kimia untuk menentukan suatu sistem tata nama senyawa di bawah naungan IUPAC (International Union of Pure and Appliet Chemistry).  Sistem ini bertujuan untuk menyeragamkan penamaan senyawa kimia secara internasional sehingga mudah dipelajari oleh siapapun.  Dalam pemberian tata nama senyawa untuk senyawa sederhana, terlebih dahulu kita lakukan penggolongan senyawa berdasarkan jumlah atom penyusunnya, senyawa biner dan senyawa terner.

˜ Penamaan senyawa biner

Senyawa biner adalah senyawa yang disusun oleh dua jenis unsur.  Dua bentuk senyawa biner yang pertama disusun oleh unsur logam dengan bukan logam, dan sesama unsur bukan logam. Untuk senyawa yang disusun oleh unsur logam dengan bukan logam, berupa logam dengan oksigen dan logam dengan hidrogen.

Penamaan untuk senyawa tersebut dilakukan dengan menyebutkan nama logamnya dilanjutkan dengan menyebutkan unsur keduanya dan mengubah akhirannya dengan kata ”ida”. Contoh sederhana adalah senyawa Fe₂O₃ dan NaH disebut dengan Besi oksida dan Natrium hidrida.

Untuk senyawa yang disusun oleh unsur bukan logam dengan bukan logam, senyawa ini merupakan senyawa dengan ikatan kovalen.  Penamaan untuk senyawa biner dari dua jenis unsur non logam adalah merangkaikan nama kedua jenis unsur dan memberi akhiran ”ida” pada unsur keduanya.  Jika pasangan unsur yang bersenyawa membentuk lebih dari satu jenis senyawa, dapat kita bedakan dengan menyebutkan angka indeks dalam bahasa Yunani. Misalnya, ada senyawa berupa SO₂ dan SO₃, agar nama senyawa tersebut berbeda kita biasa menyebutkan indeks 2 = di dan 3 = tri, untuk kedua senyawa tersebut.  Sehingga untuk SO₂: Sulfur dioksida, dan untuk SO₃ adalah Sulfur tri oksida.  Bilangan yang dapat dipergunakan untuk mengganti indeks disajikan berikut:

Indeks     Nama

1                   mono

2                   di

3                   tri

4                   tetra

5                   penta

6                   heksa

7                   hepta

7

8                   okta

9                   nona

10                 deka

Logam       Bukan logam    Senyawa

Fe                             O                     Fe₂O₃

Pb                             O                     PbO

Na                            H                     NaH

Pb                             H                     PbH₄

Bukan Logam   Bukan Logam       Senyawa

C                                        O                          CO₂

H                                        O                          PbO

N                                        H                          NH₃

Beberapa senyawa kadang-kadang lebih terkenal bukan dengan nama kimianya, seperti senyawa air dalam bahasa Inggris water, jarang sekali kita menyebutkan hidrogen oksida.  Demikian pula dengan senyawa amoniak yang memiliki nama kimia nitrogen trihidrida.

˜ Penamaan senyawa ion

Senyawa ion merupakan senyawa yang dibentuk oleh kation (ion bermuatan positif) dan anion (ion bermuatan (negatif), sehingga senyawa bersifat netral. Kation umumnya berupa ion logam, namun beberapa ion bukan logam seperti H⁺ (ion hidrogen) dan NH₄⁺ (ion amonium).  Sedang-kan anion adalah ion bukan logam atau ion dari molekul yang disusun oleh beberapa unsur.

Senyawa ion bersifat netral, maka jumlah muatan positif sama dengan jumlah muatan negatifnya. Jika terjadi perbedaan muatan dapat disetarakan selanjutnya diberi indeks.  Perhatikan contoh senyawa yang berasal dari ion Na⁺, dan Cl^-, memiliki rumus molekul NaCl, karena muatannya sama.  Namun untuk senyawa yang disusun oleh ion Ca²⁺ dengan Cl^-, rumus molekul menjadi CaCl₂, angka 2 (dua) pada atom Cl adalah indeks yang digunakan untuk menyetarakan muatan 2+ dari Ca.  Penamaan senyawa ion dilakukan dengan merangkaikan nama kation diikuti dengan nama anionnya.  Misalnya, senyawa NaCl : Natrium klorida dan Ca(NO₃)₂ : Kalsium nitrat.

Dalam penamaan perlu diperhatikan muatan dari ion logam, mengingat beberapa ion logam umumnya memiliki lebih dari satu muatan, misalnya besi memiliki muatan 2+ dan 3+.  Senyawa besi dapat memiliki rumus FeCl₂ dan FeCl₃ maka penamaannya dapat dilakukan dengan memberi bilangan romawi didalam kurung dibelakang unsur logam

Kation                  Nama ion

Na⁺                              Ion natrium

Ca²⁺                              Ion Kalsium

NH₄⁺                           Ion amonium

Fe³⁺                             Ion besi (III)

Anion                   Nama ion

Cl^-                                Ion klorida

S^2-                                Ion sulfida

NO₃^-                             Ion nitrat

SO₄^2-                            Ion sulfat

8

PO₄^3-                            Ion posfat

Kation        Anion       Senyawa

Na⁺                    S^2-                 Na₂S

Ca²⁺                   NO₃^-              Ca(NO₃)₂

Fe³⁺                   SO₄^2-              Fe₂(SO₄)₃

K⁺                      PO₄^3-             K₃PO₄

FeCl₂ : Besi (II) klorida

FeCl₃ : Besi (III) klorida

Penamaan lain untuk logam yang memiliki beberapa muatan, dilakukan dengan memberi akhiran ‘o’ untuk logam yang bermuatan rendah dan akhiran ‘i’ untuk yang bermuatan lebih besar. Untuk senyawa FeCl₂ dan FeCl₃ menjadi:

FeCl₂ : Fero klorida

FeCl₃ : Feri klorida

˜ Penamaan senyawa terner

Senyawa terner adalah senyawa yang disusun lebih dari dua unsur.  Beberapa senyawa yang dapat digolongkan sebagai senyawa terner meliputi; senyawa asam, basa dan garam.  Asam adalah senyawa yang disusun oleh unsur hidrogen dengan unsur lainnya.  Ciri khas dari asam adalah terionisasi didalam air menghasilkan ion hidrogen (H⁺) atau hidronium dan sisa asam, atas dasar inilah pemberian nama asam.  Penamaan asam dilakukan dengan menyebutkan nama asam yang dirangkaikan dengan kata sisa asamnya.

Untuk senyawa basa merupakan zat yang dapat terionisasi di dalam dan menghasilkan ion OH^- (hidroksida).  Umumnya, basa merupakan senyawa ion yang terdiri dari kation logam dan anion OH^- (hidroksida).  Nama basa disusun dengan merangkaikan nama kationnya yang diikuti kata hidroksida, misalnya KOH disebut dengan Kalium hidroksida.

Garam merupakan senyawa yang disusun oleh ion logam dan sisa asam.  Garam dapat dihasilkan jika asam direaksikan dengan basa.  Penamaan garam sama dengan penamaan basa, yaitu menyebutkan logam atau kationnya dilanjutkan dengan menyebutkan sisa asamnya.

˜ Penamaan senyawa ion

Rumus            Nama Senyawa

NaNO₃                 Natrium nitrat

Ca₃(PO₄)₂              Kalsium fosfat

(NH₄)₂SO₄            Amonium sulfat

FeS                      Besi (II) sulfita (Fero sulfita)

FeCl₃                    Besi (III) florida (Feri florida)

Rumus            Nama senyawa

H₂S                      Asam sulfida

HNO₃                   Asam nitrat

H₂SO₄                  Asam sulfat

H₃PO₄                  Asam fosfat

HCl                      Asam klorida

HBr                      Asam Bromida

Rumus            Nama senyawa

KOH                    Kalium hidroksida

NaOH                  Natrium hidroksida

Ba(OH)₂               Barium hidroksida

Ca(OH)₂                Kalsium hidroksida

Fe(OH)₃                Besi (III) hidroksida

Rumus            Nama senyawa garam

KCl                      Kalium klorida

9

NaBr                    Natrium Bromida

Ba(NO₃)₂              Barium nitrat

CaCl₂                    Kalsium klorida

FeSO₄                   Besi (II) sulfat

Al₂(SO₄)₃              Alumunium sulfat