ikatankimia

www.pelatihan-osn.com Lembaga Pelatihan Olimpiade Sains

By : Khabib Khumaini

IKATAN KIMIA DAN GEOMETRI MOLEKUL

Sebagian besar unsur di alam tidak pernah dijumpai dalam atom bebas (kecuali gas mulia), namun

dalam bentuk berikatan dengan atom yang sejenis maupun atom-atom yang lain. Tujuan utama

pembentukan ikatan adalah untuk meningkatkan kestabilan atom tersebut dalam molekul atau

senyawa. Kestabilan tersebut tercapai umumnya jika konfigurasi elektronnya menyerupai gas mulia

I. Jenis Ikatan Kimia

a. Ikatan kovalen

Ikatan kovalen terbentuk dari penggunaan elektron bersama antara dua atom yang

berikatan. Umumnya ikatan kovalen terjadi jika perbedaan keelektronegatifan antar atom

yang berikatan tidak terlalu besar (kurang dari 1,2 ), yaitu antara nonlogam dengan

nonlogam.

Sifat senyawa kovalen :

Umumnya tia

Berdasarkan asal pasangan elektronnya, ikatan kovalen dapat dibedakan menjadi dua :

Ikatan kovalen murni

Jika pasangan elektron berasal dari kedua atom yang berikatan (masing-masing

menyumbang 1 e). Misal Cl2, H2O, da O2

Ikatan kovalen koordinasi/datif

Jika pasangan elektron berasal dari salah satu atom saja (salah satu atom

menyumbang 2 e, atom yang lain hanya menerima saja). Ikatan koordinasi

umumnya terjadi jika salah satu atom atau molekul telah octet dan masih memiliki

pasangan elektron bebas sedangkan ada atom atau molekul lain yang belum octet

atau duplet dan membutuhkan 2 e lagi. Misal [NH4]+ dan BF3NH3

Contoh :

Pembentukan ikatan kovalen antara H dengan O pada H2O.

Hidrogen memiliki 1 e valensi sehingga membutuhkan satu elektron lagi agar memiliki

konfigurasi elektron seperti He (gas mulia)

Oksigen memiliki 6 elektron valensi ([Ne]3s2 3p4) sehingga apabila membutuhkan dua

elektron lagi maka jumlah elektron valensinya menjadi 8 yaitu sama dengan Ar (gas mulia).



2 H + O H O H

H butuh 1 e O butuh 2 e H memiliki 2e (duplet) dan O udah oktet (8e)

Ikatan kovalen umumnya dinyatakan dalam bentuk notasi lewis yaitu menggunakan notasi

dot-cross (titik-silang) untuk menyatakan elektron dan ikatan.

HOH dinyatakan H O H

Notasi lewis juga dapat dinyatakan dengan lebih sederhana menggunakan garis yang

melambangkan satu pasangan elektron

Pembentukan ikatan kovalen antara C dengan O pada CO2.

Karbon memiliki 4 e valensi sehingga membutuhkan empat elektron ([He]2s2 2p2) lagi agar

memiliki konfigurasi elektron seperti Ne (gas mulia)

Oksigen memiliki 6 elektron valensi ([Ne]3s2 3p4) sehingga apabila membutuhkan dua


x x x

x x x:C: + 2 O O : C: O atau O=C=O

C butuh 4 e O butuh 2 e C dan O sudah oktet (8e)

Pembentukan ikatan kovalen antara N dengan H pada NH4+.

Hidrogen memiliki 1 e valensi sehingga membutuhkan satu elektron lagi agar memiliki

konfigurasi elektron seperti He (gas mulia)

Nitrogen memiliki 5 elektron valensi ([Ne]3s2 3p3) sehingga apabila membutuhkan tiga


Pada NH4+ terdapat muatan positif yang dapat diselesaikan dalam 2 cara :

Muatan positif diletakkan pada atom pusat (nitrogen)

Karena nitrogen bermuatan +1 maka jumlah elektron valensi nitrogen tinggal 4

elektron. Oleh karena itu, nitrogen membutuhkan 4 e agar memiliki konfigurasi

octet.



+H+

H

+

N + 4 H H N H

N butuh 4 e masing-masing H butuh 1 e N sudah oktet (8e) dan

H duplet

Muatan positif diletakkan pada salah satu atom hidrogen

Salah satu hidrogen bermutan +1 sehingga hidrogen tersebut tidak memiliki

elektron valensi lagi dan membutuhkan 2 e agar duplet. Tiga hidrogen lainnya

membutuhkan 1 e agar duplet

H

H

+

N: + 3 H H N:

N butuh 4 e masing-masing H butuh 1 e N sudah oktet (8e) dan H duplet

NH3 membentu

++

H H H|

+

|

HH H

k ikatan kovalen koordinasi dengan H+

H N: + H H N:H atau H- N H

sudah oktet membutuhkan 2 e

N sudah oktet (8e) dan H duplet

Ikatan kovalen dipengaruhi oleh :

Kesesuaian ukuran masing-masing atom

Jika kedua atom yang berikatan memiliki ukuran yang hampir sama maka kekuatan

ikatan kovalen akan semakin kuat

Jumlah ikatan (orde ikatan)

Ikatan kovalen rangkap tiga lebih kuat dibandingkan ikatan kovalen rangkap dua,

dan seterusnya

b. Ikatan Ionik

Ikatan ionic terbentuk dari serah terima elektron sehingga terjadi interaksi elektrostatik

antara ion bermuatan positif (disebut kation) dan ion bermuatan negatif (disebut anion)

Ikatan ionic umumnya terbentuk oleh unsure yang sangat elektropositif (logam) dengan

unsure yang elektronegatif (non logam)

Contoh :

Pembentukan ikatan ionic antara Na dengan Cl



Natrium memiliki 1 elektron valensi ([Ne]3s1) sehingga apabila satu elektron tersebut

dilepas maka konfigurasi elektronnya akan sama dengan Ne (gas mulia).

Klor memiliki 7 elektron valensi ([Ne]3s2 3p5) sehingga apabila menerima satu elektron lagi

maka jumlah elektron valensinya menjadi 8 yaitu sama dengan Ar (gas mulia).

+ +

- -

+ - + -

Na Na + e (Na melepas 1 elektron menjadi Na )

Cl + e Cl (Cl menerima 1 elektron menjadi Cl )

Na + Cl NaCl (Na dan Cl berinte

raksi membentuk NaCl)

Pembentukan ikatan ionic antara K dengan O

kalium memiliki 1 elektron valensi ([Ar]4s1) sehingga apabila satu elektron tersebut dilepas

maka konfigurasi elektronnya akan sama dengan Ar (gas mulia).

Oksigen memiliki 6 elektron valensi ([Ne]3s2 3p4) sehingga apabila menerima dua elektron

lagi maka jumlah elektron valensinya menjadi 8 yaitu sama dengan Ar (gas mulia).

+ +

2- 2-

+ 2- + 2-

2

2 K 2K + 2e (K melepas 1 elektron menjadi K )

O + 2e O (O menerima 2 elektron menjadi O )

2K + O K O (K dan O berinteraks

2i membentuk K O)

Ciri senyawa ionic :

Memiliki titik lebur dan titik didih yang tinggi

Keras, namun getas (rapuh)

Padatannya bersifat isolator listrik, namun lelehan dan larutannya bersifat

konduktor

c. Ikatan Logam

Ikatan logam terbentuk dari penggunaan bersama seluruh elektron valensi oleh seluruh

atom dalam logam. Elektron valensi tersebut membentuk awan elektron yang terus

bergerak (terdelokalisasi) menyelubungi ion-ion atom logam sehingga logam memiliki sifat:

Penghantar listrik dan panas yang baik baik padatan maupun lelehannya

Kuat dan keras serta dapat ditempa

Umumnya memiliki titik lebur dan didih yang tinggi, kecuali raksa



Ikatan logam dipengaruhi oleh :

Jumlah elektron valensi (semakin banyak elektron valensi maka semakin kuat ikatan

logam)

Ukuran atom (semakin kecil jari-jari atom semakin kuat ikatan logam)

Struktur logam (semakin kompak struktur logam maka semakin kuat ikatan logam)

II. Muatan Formal dan Resonansi

Saat menentukan strukur lewis sering terdapat beberapa kemungkinan struktur. Misalnya N2O

N O N |N N O| N N=O

(A) (B) (C)

Struktur yang benar dapat ditentukan dengan muatan formal (Formal Charge atau FC) .

Jumlah elektron ikatan

FC=Jumlah elektron valensi - Jumlah elektron bebas - 2

Atau

FC=Jumlah elektron valensi - Jumlah elektron bebas - Jumlah ikatan

Contoh :

Struktur Atom Jumlah elektron FC

Valensi Bebas Ikatan1

A N kiri 5 4 4 -1

O 6 0 4 +1

N kanan 5 4 4 -1

B N kiri 5 2 6 0

N tengah 5 0 8 +1

O 6 6 2 -1

C N kiri 5 4 4 -1

N tengah 5 0 8 +1

O 6 4 4 0

1 Jumlah elektron ikatan = 2 x jumlah ikatan



Struktur lewis diterima jika muatan formal masing-masing atom = 0 atau muatan formal yang

negative berada di atom yang lebih elektronegatif pada tiap dua atom yang berikatan.

Struktur A tidak diterima karena muatan formal kedua N = -1 dan O = +1 padahal O

lebih elektronegatif dibandingkan N

Struktur B diterima karena muatan formal yang -1 berada di O yang lebih elektronegatif

Struktur C diterima karena N kiri dan N kanan memiliki kelektronegatifan sama

(keduanya sama-sama nitrogen) sehingga tidak penting mana di antaranya yang

negatif.

Struktur B dan struktur C merupakan struktur yang saling resonansi

Struktur resonansi adalah Strukur yang memiliki perbedaan posisi elektron, namun posisi

atomnya.

|N N O| N N=O

III. Geometri Molekul

Struktur lewis hanya menunjukkan bentuk molekul secara dua dimensi. Bentuk molekul

sebanarnya (3D) dapat ditentukan dengan teori domain (pengembangan dari VSEPR).

Tahapan penentuan bentuk molekul sebagai berikut :

Gambar struktur lewis molekul atau ion tersebut

Contoh : IF3

Tentukan jumlah domain elektron pada atom pusat

Satu ikatan tunggal, satu ikatan rangkap dua, satu ikatan rangkap tiga dan satu

pasangan elektron bebas masing-masing dihitung satu domain

Dalam contoh IF3 di atas ada 5 domain ( 2 pasangan elektron bebas dan 3 ikatan

tunggal)

Hubungan jumlah domain terhadap bentuk molekul sebagai berikut

Jumlah domain

Bentuk Geometri Asal

Contoh Hibridisasi Gambar



2 Linier CO2 sp O=O, O=C=O

3 Segiempat datar

BCl3 sp2

4 Tetrahedral CH4 sp3

5 Bipiramida

segitiga PCl5 sp3d

6 Oktahedral SF6

sp3d2

Berdasarkan tabel di atas bentuk dasar IF3 adalah bipiramida segitiga

Apabila ada pasangan elektron maka elektron bebas diletakkan di daerah lebih luas.

Khusus untuk bipiramida segitiga elektron bebas diletakkan di daerah ekuatorial, bukan

aksial

Bentuk akhir molekul diberi nama berdasarkan posisi atom-atom (pasangan elektron

diabaikan), contoh IF3 memiliki bentuk huruf T



Latihan soal :

1. Tentukan struktur lewis dan muatan formal masing-masing atom dalam senyawa berikut :

a. BF3

b. SO2

c. H2SO4

d. NH4Cl

e. XeF4

f. ClF4-

g. ClF2+

h. HNO3

2. Manakah struktur SO42- berikut yang benar beserta alasannya

Petunjuk : gunakan muatan formal

3. Gambarkan struktur resonansi dari :

a. CO32- b. PO4

3- c. O3

Tentukan pola muatan formal masing-masing atom pada tiap struktur resonansinya

4. Gambarkan bentuk geometri masing-masing senyawa atau ion pada soal nomor 1, termasuk

nama bentuk geometrinya

5. Jelaskan mengapa :

titik leleh logam golongan IA semakin kebawah semakin kecil

Titik leleh logam golongan IA lebih rendah dibandingkan IIA

Documents

ikatankimia