IKATAN KIMIA DAN GEOMETRI MOLEKUL FIX

  PEMBELAJARAN

KIMIA UNTUK SMA/MA

  

KELAS X

  IKATAN KIMIA DAN GEOMETRI MOLEKUL

  Ikatan Kimia Tujuan Pembelajaran :

  Setelah mengikuti pembahasan dalam bab ini, kalian dapat membandingkan proses pembentukan Ikatan Kimia dan hubungannya dengan sifat fisik senyawa yang terbentuk.

  Untuk mempermudah bab berikut,perhatikan peta konsep berikut! Dalam bab ini,kalian akan menemukan beberapa kata kunci,antara lain :

  2. Struktur Lewis

  3. Ikatan Kovalen

  4. Ikatan Kovalen Koordinasi

  5. Ikatan Logam

IKATAN KIMIA

  Unsur-unsur biasanya ditemukan di alam dalam keadaan tidak stabil dan unsur-unsur tersebut cenderung untuk membentuk senyawa yang lebih stabil. Pembentukan senyawa ini terjadi melalui ikatan kimia. Ikatan kimia yang terdapat dalam senyawa dapat berupa ikatan ion atau ikatan kovalen.

A. Teori Kestabilan Atom

  Selain gas mulia, hampir semua unsur yang ada di alam terdapat sebagai senyawa (gabungan dua unsur atau lebih yang terikat secara ikatan kimia). Semua ini menunjukkan bahwa di alam unsur-unsur tidak stabil dalam keadaan unsur bebas. Ketidakstabilan unsur- unsur ini ada hubungannya dengan konfigurasi elektron yang dimilikinya.

  Konsep ikatan kimia pertama kali dikemukakan oleh Gilbert Newton Lewis dan Langmuir dari Amerika Serikat, serta Albrecht Kossel dari Jerman pada tahun 1916.

  Adapun konsep tersebut sebagai berikut :

   Kenyataan bahwa gas mulia ( He,Ne,Ar,Kr,Xe,dan Rn )sukar membentuk senyawa ( sekarang telah dapat dibuat dari gas mulia Kr,Xe,dan Rn merupakan bukti bahwa gas-gas mulia pada gol VIII memiliki susunan elektron yang stabil

   Setiap Atom memiliki kecenderungan untuk mempunyai susunan elektron yang stabil seperti gas mulia,dengan cara melepaskan elektron,menerima elektron ,atau menggunakan pasangan elektron secara bersama-sama. Mereka mengemukakan bahwa jumlah elektron pada kulit terluar dari dua atom yang berikatan akan berubah sedemikian rupa sehingga konfigurasi elektron kedua atom tadi sama dengan konfigurasi elektron gas mulia yaitu mempunyai 8 elektron pada kulit terluarnya. Oleh karena itu pernyataan Kossel-Lewis ini disebut aturan oktet.

  Aturan oktet ini tidak berlaku untuk hidrogen sebab atom H akan membentuk konfigurasi elektron seperti He yaitu mempunyai 2 elektron pada kulit terluarnya pada saat membentuk ikatan yang disebut aturan duplet.

  Kossel dan Lewis mengajukan pendapat mereka mengenai teori kestabilan atom-

  atom gas mulia. Jika kita perhatikan konfigurasi elektron setiap atom gas mulia akan terlihat keteraturan seperti ini:

  Unsur Nomor Konfigurasi Elektron Atom He

  2

2 Ne

  10

  2

8 Ar

  18

  2

  8

8 Kr

  

18

  8

  36

  2

  8

  18

  32

  

18

  2

  8

  86

  8 Rn

  18

  

18

  8

  2

  54

  8 Xe Dari konfigurasi elektron gas mulia tersebut dapat kita simpulkan bahwa keteraturan yang dimiliki mereka terletak pada elektron valensinya yang seluruhnya berjumlah 8 (kecuali He yang berjumlah 2). Artinya unsur-unsur lain yang ingin stabil pun harus mengikuti aturan ini, yang dikenal dengan aturan duplet (bila elektron terluarnya mengikuti 2) dan oktet (bila elektron terluarnya mengikuti 8).Atom-atom bergabung dengan bertukar elektron (serah terima) atau berbagi elektron.

  B. Struktur Lewis

  Pada saat atom-atom membentuk ikatan, hanya elektron-elektron pada kulit terluar yang berperan yaitu elektron valensi. Struktur yang menggambarkan elektron pada kulit terluar suatu atom disebut struktur Lewis.

  IA

  IIA

  IIIA

  IVA

  VA

  VIA

  VIIA

  VIIIA

  Periode 2 N

  C F Ne B O

  Be Li

  

Struktur Lewis berguna untuk memahami penggunaan elektron bersama pada ikatan

kovalen.

  C. Ikatan Ion

  Ikatan ion terbentuk akibat gaya elektrostatis antar ion yang berlawanan muatan sebagai akibat serah terima elektron dari suatu atom ke atom lain. Ikatan ion dapat terbentuk antara unsur logam dan unsur non logam.

  Proses Pembentukan Ikatan Ion sebagai berikut : Contoh :

   Pembentukan senyawa MgCl 2 (magnesium klorida).

  Melalui hafalan,

  A Mg (golongan II ) , merupakan unsur logam.

  A Cl (golongan VII ), non logam.

  Jawab : Proses :

  2+ -

  Mg Mg + 2 e

  2 x Cl + 2e

  2Cl _______________________________________ +

• Mg + 2Cl Mg 2 + 2Cl (MgCl )

  2 Beberapa Sifat Senyawa Ion : a. Merrupakan zat padat dengan titik leleh dan titik didih yang relatif tinggi.

  b. Rapuh, hancur jika dipukul.

  c. Lelehannya menghantarkan listrik.

  d. Larutannya dalam air dapat menghantarkan listrik.

  Latihan :

  1. Tentukan proses terbentuknya senyawa ion berikut : MgCl ; K S ; AlF

  2

  2

  3

  2. Ramalkan rumus senyawa ion dari pasangan unsur-unsur berikut : Mg dengan Br ; Ca dengan Cl

D. Ikatan Kovalen

  Ikatan kovalen adalah ikatan antara dan buah atom atau lebih yang didasarkan pada

pemakaian elektron valensi secara bersama. Hal ini bertujuan agar susunan elektronnya

  mengikuti atutan oktet atau duplet. Biasanya ikatan kovalen terjadi pada sesama unsur non logam, atom-atom sejenis atau antar atom yang perbedaan elektronegativitasnya tidak terlalu besar.

  Untuk memudahkan dalam melukiskan ikatan kovalen, atom-atom yang akan berikatan dapat digambarkan dengan rumus Lewis menggunakan simbul yang berupa titik ( • ) atau silang (x) untuk mewakili elektron valensi.

  Contoh Rumus Lewis Atom :

  x x C x x

  C elektron valensi 4 ,

  xx x N x x

  N elektron valensi 5 ,

   JENIS – JENIS IKATAN KOVALEN :

  a. Ikatan Kovalen Tunggal

  Ikatan kovalen yang terjadi karena penggunaan besama satu pasang elektron oleh kedua atom yang berikatan, dan digambarkakn dengan satu garis lurus ( - ) Contoh : Ikatan H dengan Cl dalam molekul HCl

  Hidrogen, golongan I , dengan rumus Lewis : , perlu 1 e agar duplet _{x Cl x xx xx x}

  A H

  A

  Klorin, golongan VII , dengan rumus Lewis : , perlu 1 e agar oktet Atom H berikatan dengan 1 atom Cl yang masing-masing menyumbangkan 1 elektron

  b. Ikatan Kovalen Rangkap Dua

  Ikatan kovalen yang terjadi karena penggunaan bersama dua pasang elektron oleh kedua atom yang berikatan, dan digambarkaan dengan dua garis lurus ( ═ ) C (IV

  A

  ) , ^{o C o o o} Perlu 4 e agar oktet.

XX XX

XX XX

00 O

c. Ikatan Kovalen Rangkap Tiga

  )

  2

  ( Molekul N

  X XX

  X X

  X X N

  xx x N

  ) ,

  2 N (V A

  adalah ikatan kovalen yang terjadi karena penggunaan bersama tiga pasang elektron oleh ke dua atom yang berikatan, dan digambarkan dengan 3 garis lurus (≡) Contoh : Ikatan antara atom N dengan atom N yang lain dalam molekul N

  )

  2

  ( Molekul CO

  XX

  XX O

  00

  C

  ), ^{x O x xx X X} Perlu 2 e agar oktet.

  A

  O (VI

00 N

d. Ikatan Kovalen Koordinasi (→ )

  Ikatan Kovalen dimana pasangan elektron yang digunakan bersama berasal dari salah satu atom. Pasangan elektron koordinasi digambarkan dengan anak panah kecil yang menuju pada atom yang menerima pasangan elektron.

  A B

  X X

  P E B A→B artinya A mendonorkan pasangan elektron bebasnya kepada atom B terjadinya donor elektron ini menyebabkan terjadinya ikatan kovalen koordinasi.

  Suplemen Soal : Tulislah rumus lewis atom rumus lewis molekul dan rumus struktur dari molekul berikut :

  1. SO

  3

  2. H

2 O

e. Ikatan Kovalen Polar dan Non Polar Ikatan Kovalen Polar :

  o Sepasang elektron yang dipakai bersama tertarik leebih kuat ke salah satu atom. o Kedua unasur yang berikatan tidak sejenis. Contoh ; HCl; HBr; H

  2 O; NH

  3

  o Atom-atom yang berikatan mempunyai elektronegativitas yang berbeda (tak sama dengan nol), pasangan elektron akan tertarik ke arah atom yang mempunyai electronegativitas lebih besar. Contoh : HCl , atom Cl mempunyai elektronegatiivitas yang lebih besar dari hidrogen, sehingga pasangan elektron ikatan akan tertarik ke arah klorin. Hal ini akan mengakibatkan terjadinya kutub negatif pada klorin dan kutub positif pada hidrogen atau membentuk dipol ikatan. o Untuk molekul yang memiliki lebih dari 1 jenis atom, untuk meramalkan kepolaran zat tersebut harus dilihat pula bentuk molekulnya.

  Contoh : F – Be – F : tidak polar, karena bentuk molekulnya lurus sehingga penyebaran muatannya simetris, walaupun perbedaan elektronegativitas r yaitu 2,5 (Be = 1,5 ; F = 4,0) H ─ O bersudut. Sehingga menyebabkan muatan menjadi tidak simetris | akibatnya molekul air menjadi molekul polar.

  H

  Ikatan Kovalen Non Polar 2 ; Cl 2 ; N 2 , CH 4 ; CO

  2

  o Kedua unsur yang berikatan sejenis. Contoh : H o Atom-atom yang berikatan mempunyai kemampuan yang sama dalam menarik pasangan electron pada ikaktan tersebut, sehingga muatan atom-atom yang berikatan sailing meniadakan. Perbedaan antara molekul non polar dengan molekul polar sebagai berikut :

  NON POLAR POLAR

  1. Perbedaan elektronegativitas sangat

  1. Sangat besar, tak sama dengan nol Kecil atau nol 2. molekulnya siimetris 2. asimetris 3. atom pusat tidak punya P E B 3. punya P E B

  4. Tidak terjadi polarisasi 4. terjadi polarisasi 5. tidak dibelokkan medan liistrik 5. dibelokkan medan listrik

  Sifat-sifat senyawa kovalen sebagai berikut : a. Sukar larut dalam air dan mudah larut.

  b. Titik lebur dan titik didihnya rendah.

  c. Pada suhu kkamar berupa zat cair atau gas. d. Cairan atau larutannya tidak dapat menghantarkan listrik, kecuali senyawa kovalen polar. Misalnya : HF; HCl; HBr; HI. Bila dilarutkan dalam air.

  e. Pada umumnya lunak.

  f. Penghantar panas yang buruk.

D. Ikatan Logam

  Ikatan logam adalah ikatn antar atom dalam suatu unsur logam dengan menggunakan interaksi antar elektron valensi Unsur logam mempunyai kecenderungan untuk menjadi ion positif karena energi potensial ionisasi yang rendah dan mempunyai elektron valensi sedikit.Ketika atom – atom logam yang bermuatan positif ini saling berdekatan, elektron valensinya akan terdelokalisasi membentuk ”Larutan Elektron” disekitar ion –ion positif. Larutan Elektron bertindak sebagai perekat atom – atom logam. Hal ini berakibat bahwa lautan elektron dalam atom – atom logam bebas bergerak dari atom yang satu ke atom lainnya untuk membentuk suatu ikatan yang disebut dengan ikatan logam. Kekuatan ikatan logam bergantung pada banyaknya elekktron valensi yang terdapat pada atom logam tersebut. Ikatan logam termasukk kuat, sehingga kebanyakan logam mempunyai titik didih dan titik lebur yang relatif tinggi dan dapat menghantarkan arus listrik.

  Geometri Molekul Geometri molekul atau sering disebut struktur molekul atau bentuk molekul yaitu gambaran tiga dimensi dari suatu molekul yang ditentukan oleh jumlah ikatan dan besarnya sudut-sudut yang ada disekitar atom pusat.

  Perlu ditekankan istilah molekul hanya berlaku untuk atom-atom yang berikatan secara kovalen. Karena hal inilah, istilah geometri molekul hanya ditujukan pada senyawa kovalen ataupun ion-ion poliatomik.

  Di dalam sebuah molekul atau ion poliatom terdapat atom pusat dan substituent-substituen. Substituent yang ada terikat pada atom pusat. Substituent- substituen ini dapat berupa atom (misalnya Br atau H) dan dapat pula berupa gugus (misalnya NO2).

  Terkadang sulit untuk menentukan atom pusat dari suatu molekul atau ion poliatomik. Berikut beberapa cara yang dapat digunakan untuk menentukan atom pusat yaitu sebagai berikut.

  1. Atom pusat biasanya ditulis di awal rumus formulanya.

  2. Atom pusat biasanya atom yang lebih elektropositif atau kurang elektronegatif.

  3. Atom pusat biasanya atom yang memiliki ukuran lebih besar dari atom atau susbstituen-substituen yang ada. H ukuran paling kecil sehingga tidak pernah berlaku sebagaia atom pusat.

  Contoh : BeCl2 atom pusatnya adalah Be NH3 atom pusatnya adalah N Elektron valensi atom pusat yang digunakan pada pembentukan senyawa kovalen terkadang digunakan untuk membentuk ikatan kadang tidak digunakan.

  Elektron yang tidak digunakan ditulis sebagai pasangan elektron bebas (PEB), sedangkan elektron yang digunakan dalam pembentukan ikatan ditulis sebagai pasangan elektron ikatan (PEI). Selain PEB dan PEI pada atom pusat dapat pula terdapat elektron tidak berpasangan seperti pada molekul NO .

  2 Dalam suatu molekul elektron-elektron tersebut saling tolak-menolak

  karena memiliki muatan yang sama. Untuk mengurangi gaya tolak tersebut atom- atom yang berikatan membentuk struktur ruang tertentu hingga tercapai gaya tolak yang minimum. Akibat yang ditimbulkan dari tolakan yang yang terjadi yaitu mengecilnya sudut ikatan dalam molekul. Urutan gaya tolak dimulai dari gaya tolak yang terbesar yaitu sebagai berikut.

  2. Gaya tolak antara pasangan elektron bebas dengan elektron ikatan (PEB vs PEI)

  3. Gaya tolak antar pasangan elektron ikatan (PEI vs PEI). Sumber : wanibesak.wordpress.com Teori yang digunakan untuk mempelajari gaya tolak antar sesama elektron valensi disebut teori VSEPR (Valence Shell Electron Pair Repulsion) yang dikembangkan oleh Gillespie dan Nylholm sehigga sering disebut sebagai teori Gillespie-Nylholm. Dengan teori ini ternyata struktur ruang suatu senyawa dapat ditentukan dengan memperhatikan elektron bebas dan elektron ikatan dari senyawa yang bersangkutan.

  Awal perkembangan teori VSEPR, pada tahun 1963 berdasarkan ide-ide

  yang kembangkan oleh Sidwick dan Powell, Gillespie memberi ceramah tentang teori VSEPR dalam suatu pertemuan yang di adakan oleh American Chemical Society (ACS).

  Setelah memberi ceramah ia ditantang oleh perserta ceramah yang lain yaitu Rundle. Rundle menyatakan teori VSEPR terlalu “naive” dan satu-satunya cara pendekatan dalam meramalkan bentuk molekul adalah teori orbital molekul. Setelah mengadakan diskusi yang cukup panjang Gillespie menantang Rundle meramal bentuk molekul dari ksenon fluorida (XeF6) yang pada saat itu baru saja disintesis oleh Malm dan rekan-rekannya.

  Berdasarkan terori orbital molekul, Rundle menyatakan bentuk molekul XeF6 adalah oktahedral normal. Sedangkan Gillespie berdasarkan teori VSEPR menyatakan bentuk molekul XeF6 adalah oktahedral terdistorsi.

  Berdasarkan hasil eksperimen metode spektroskopi inframerah terhadap XeF6 yang dilakukan oleh Bartell diperoleh fakta bahwa bnetuk molekul XeF6 adalah oktahedral terdistorsi yang diramalkan Gillespie. Sejak saat itu teori

  VSEPR menjadi terkenal dan Bartell menyatakan “The VSEPR model some capture the essence of molecular behaviour” . Beberapa Bentuk Molekul Berdasarkan Teori VSEPR Pada penentuan struktur ruang molekul-molekul berdasarkan teori VSEPR umumnya atom pusat atom pusat dilambangkan dengan

  PEI (X) PEB (E) AXnEm Bentuk Molekul CONTOH

2 E Bengkok

4 Tetrahedro

  1 AX

  2 O

  H

  Bentuk V

  2 Planar

  2 E

  2 AX

  2

  3

  NH

  Trigonal

  3

  2 AX

  4

  n CH

  4 AX

  2

  SO

  1 AX

  2

  3

  BF

  3 Trigonal Planar

  3 AX

  2

  2 Liniear CO

3 E Piramida

• ) Keterangan: PEI = pasangan elektron ikatan, PEB = pasangan elektron bebas, A= atom pusat, Xn = jumlah atom yang diikat atom pusat, Em = jumlah pasangan elektron bebas

  Pada Tabel di atas, nama bentuk molekul yang diberi huruf tebal merupakan bentuk molekul dasar karena semua elektron valensi atom pusat digunakan untuk membentuk ikatan. Jika terdapat elektron yang tidak digunakan untuk membentuk ikatan atau elektron bebas ditunjukan dengan garis putus-putus kemudian dua titik yang menyatakan pasangan elektron bebas.

  Langkah-langkah yang digunakan untuk meramal struktur molekul tidak berbeda jauh dengan langkah-langkah yang digunakan untuk menggambar struktur Lewis suatu molekul atau ion poliatomik.

  Langkah-langkah yang digunakan untuk meramal bentuk molekul sebagai berikut: 1. Menentukan atom pusat.

  2. Tuliskan jumlah elektron valensi dari atom pusat.

  3. Menentukan jumlah elektron valensi dari masing-masing substituen jika berupa atom.

  4. Satu elektron dari substituen dipasangkan dengan satu elektron dari atom pusat sehingga membentuk pasangan elektron (pasangan elektron ikatan, PEI). Perlu diperhatikan bahwa, bahwa jumlah elektron atom pusat tidak selalu memenuhi kaidah oktet. Jika masih terdapat substituen dan masih terdapat elektron pada atom pusat, maka semuanya harus dipasangkan.

  5. Jika semua susbtituen telah dipasangkan dengan elektron atom pusat dan masih terdapat elektron yang tidak berpasangan, maka elektron tersebut tetap ditulis pada atom pusat sebagai elektron bebas atau pasangan elektron bebas (PEB).

  6. Jika berupa ion poliatomik, maka setelah semua substituen dipasangkan kurangi elektron jika ion bermuatan positif dan tambahkan elektron jika ion bermuatan positif.

  7. Menentukan bentuk molekul serta memperkirakan besarnya sudut-sudut ikatan disekitar atom pusat dengan memperhatikan tolakan-tolakan yang terjadi agar diperoleh bentuk dengan tolakan yang minimum.

  ( Sumber :

LATIHAN SOAL!

  1. Konfigurasi elektron:

  2

  2

  3 N = 1s 2s 2p

  2

  2

  6

  2

  5 Cl = 1s 2s 2p 3s 3p

  Bentuk molekul dari senyawa yang terjadi jika kedua unsur tersebut berikatan sesuai aturan oktet adalah …. ( SOAL UN 2013 ) A. linear

  B. segitiga piramida

  C. tetrahedral

  D. segitiga bipiramida

  E. oktahedral

  2. Diketahui konfigurasi elektron:

  2

  2 Si = [Ne] 3s 3p

  2

  5 F = [He] 2s 2p

  Jika kedua unsur tersebut membentuk senyawa, bentuk molekul yang terjadi sesuai aturan oktet adalah …. ( SOAL UN 2013 ) A. linear

  B. segitiga datar

  C. tetrahedral

  D. segitiga piramida

  E. Oktahedral

  2

  2

  6

  2

  4

  3. Unsur X memiliki konfigurasi elektron: 1s 2s 2p 3s 3p dan unsur Y memiliki

  2

  2

  2 konfigurasi elektron: 1s 2s 2p .

  Bentuk molekul yang terjadi bila kedua unsur tersebut berikatan menurut aturan oktet adalah …. ( SOAL UN 2013 ) A. linear

  B. bentuk V

  C. segi empat datar

  D. segitiga piramida

  E. segitiga bipiramida

  4. Suatu senyawa terbentuk dari dua buah

  1 A dan

  8 B. Senyawa tersebut memiliki bentuk

  molekul dan kepolaran berturut-turut …. ( SOAL UN 2012 )

  A. tetrahedral dan polar

  B. tetrahedral dan nonpolar

  C. bentuk V dan polar

  D. bentuk V dan nonpolar

  E. oktahedral dan nonpolar

  5. Jika atom X dan Y berikatan, bentuk molekul dan sifat kepolaran yang terbentuk

  4

  17

  adalah .... ( SOAL UN 2015 )

  A. segi empat planar dan polar

  B. linear dan polar

  D. oktahedral dan nonpolar

  E. linear dan nonpolar