BAB 3. KONSEP IKATAN KIMIA - IKATAN KIMIA & MOLEKUL

BAB 3. KONSEP IKATAN KIMIA

1. ELEKTRONEGATIVITAS 2.

IKATAN IONIK

3. STRUKTUR MOLEKUL TERISOLASI:

SIFAT IKATAN KIMIA KOVALEN

4. IKATAN KOVALEN 5.

IKATAN KOVALEN POLAR

6. MUATAN FORMAL

7. BENTUK MOLEKUL: TEORI VSEPR

8. TATA NAMA ANORGANIK DAN BILANGAN OKSIDASI

(a) (b) (c) . (a) Amonia, NH

3 (b) Air, H

2 O (c) Metana, CH

3.1. ELEKTRONEGATIVITAS

Merupakan sifat berkala (periodik) yang penting. • Elektronegativitas ialah besarnya daya menarik elektron • ke dalam suatu atom dalam penggabungan kimia.

LOGAM NON-LOGAM - -

- mudah menyerahkan e - mudah menerima e
- membentuk kation - membentuk anion
- elektropositif - elektronegatif

Nilai Elektronegativitas

(fluorin: elektronegativitas = 4) IKATAN

IONIK

pengalihan elektron antaratom

IKATAN KOVALEN POLAR

pemindahan muatan secara parsial

IKATAN KOVALEN

penggunaan elektron bersama antaratom

Selisih elektronegativitas besar ⇒ e ^- berpindah ⇒ IKATAN IONIK Selisih elektronegativitas kecil ⇒ e

^-
digunakan bersama ⇒ IKATAN KOVALEN

3.2. IKATAN IONIK

_ELEKTRON

VALENSI _KULIT

– _ATOM
– +

^- –

_INTI

_ELEKTRON

_ATOM

Unsur golongan utama (kecuali He) :

TERAS Model titik-elektron Lewis 1. Elektron valensi digambarkan dengan titik.

2. Elektron teras tidak digambarkan.

3. Empat titik pertama ditulis satu per satu di keempat sisi lambang unsur.

4. Titik-titik berikutnya dipasangkan pada yang sudah ada.

H Li B C N Be O F Ne He

Na Al Si P Mg S Cl Ar

3.2.1 Pembentukan Senyawa Ionik Biner

Atom

aturan oktet ):

→ Anion/kation agar stabil (memenuhi

val. = pada gas mulia (8e ; 2e untuk He)

Σ e

Contoh:

Na• + e kehilangan 1 elektron valensi → Na

memperoleh 1 elektron valensi

Cl + e Cl (tanda x semata-mata untuk membedakan dari mana elektron itu berasal)

NaCl Na + Cl

penggabungan membentuk senyawa ionik (garam)

Contoh lain: Ca Br

Ca + 2 Br CaBr

2 senyawa atom netral kation anion ionik

CONTOH 3.1 Ramalkan rumus senyawa antara rubidium dan sulfur.

Tuliskan lambang Lewis untuk unsur-unsur itu sebelum dan sesudah penggabungan kimia.

Penyelesaian:

Rb: golongan I → 1 elektron valensi → Rb•

masing-masing dari 2 atom Rb kepada 1 atom

Pengalihan 1 e

S: golongan VI → 6 elektron valensi → S

dan 1 ion (semuanya oktet). S

S menghasilkan 2 ion Rb

)

Senyawanya Rb

( )

S 2-

2 S atau dalam lambang Lewis, (Rb

Ciri-ciri senyawa ionik : 1. Padatan pada suhu kamar.

2. Titik leleh dan titik didih tinggi

Misal: NaCl titik leleh = 801 C dan

titik didih = 1413 C.

3. Senyawa ionik padat umumnya kurang baik menghantar listrik, tetapi lelehannya menghantar dengan baik.

4. Komposisi kimia dinyatakan sebagai rumus empiris bukan rumus molekul.

3.3. STRUKTUR MOLEKUL TERISOLASI: SIFAT IKATAN KIMIA KOVALEN

Struktur molekul yang stabil ditentukan oleh susunan 3D atom-atom dalam molekul itu:

(jarak antarinti atom dalam ikatan tertentu)

Panjang ikatan ukuran molekul ⇒

(orientasi relatif dua ikatan yang berdekatan)

Sudut ikatan bentuk molekul ⇒

Vibrasi molekul → panjang & sudut ikatan berubah-ubah → nilai rerata diukur dengan spektroskopi & difraksi sinar-X

3.3.1 Panjang dan Energi Ikatan

Molekul Rerata panjang ikatan (

Ǻ = 10 ^{- 10} m) Energi ikatan ^a (kJ mol

^{- 1} ) Molekul Rerata panjang ikatan ( Ǻ = 10 ^{- 10} m) Energi ikatan (kJ mol
^{- 1} ) N

₂

I ₂ 2,669 148 BrCl 2,139 216 _a Energi (disosiasi) ikatan ( ∆E _d ) = energi yang harus diserap untuk memecah 1 mol ikatan tertentu.

1 golongan: Z ↑ → ukuran atom ↑ → panjang ikatan ↑ → energi ikatan ↓

Contoh: Panjang ikatan F

< Cl

< Br

< I

; ClF < ClBr

: Anomali energi ikatan

F << Cl > Br > I ⇒ kuatnya tolak-menolak antaratom F

yang sangat elektronegatif N >> O >> F ⇒ faktor orde ikatan

2 Panjang ikatan dari sepasang atom tertentu hanya berubah

sedikit dari satu molekul ke molekul lain, sedangkan energi ikatan tidak begitu terulangkan (+10%) Contoh: Panjang ikatan

Ikatan Molekul

(Å)

₂

₃

3.3.2 Orde Ikatan

Panjang ikatan Energi ikatan Ikatan Molekul Orde ikatan

_{- 1} (Å) (kJ mol ) etana C–C

1 1,536 345 (H C–CH ) ₃ ₃ etilena C=C

2 1,337 612 (H C=CH ) ₂ ₂ asetilena C ≡C

3 1,204 809 (HC ≡CH) 1½ C–C & C=C benzena

1,37 505 selang-seling (C H ) ₆ ₆ (antara – & =)

Orde ikatan ↑ ⇒ Panjang ikatan ↓ ⇒ Energi ikatan ↑

C–O 1,43 C–H 1,10

Orde ikatan rangkap juga ada

C=O 1,20 N–H 1,01 N–N 1,45 O–H 0,96

pada ikatan antaratom selain C

N=N 1,25 C–N 1,47

dan antaratom taksejenis:

N ≡N 1,10 C≡N 1,16

3.4. IKATAN KOVALEN

yang stabil dengan cara penggunaan bersama elektron.

Contoh: Atom-atom yang identik dapat memperoleh konfigurasi e

Cl + Cl Cl Cl elektron takberpasangan elektron nonikatan elektron berpasangan atau Cl Cl

H + H H H atau H H

4 Cl + C Cl C Cl Cl

CONTOH 3.2

Tulislah struktur titik-elektron untuk senyawa yang dihasilkan nitrogen (N) dan hidrogen (H) ketika berikatan kovalen.

Penyelesaian: N + H

3 N H H H atau H N H H amonia (NH

3 )

3.4.1 Ikatan Kovalen Ganda

digunakan bersama, terbentuk ikatan

Pembentukan etilena, C

, dari karbon (Golongan IV) dan hidrogen.

4 C

Jika 2 atau 3 pasang e

kovalen ganda dua atau tiga , misalnya

2 O + C C O O atau O C O N + N

N N atau N N

CONTOH LAIN

2 H

3.5 IKATAN KOVALEN POLAR

Jika dua atom berbeda terikat secara kovalen, elektron ikatan tidak digunakan sama rata, tetapi condong ke atom yang lebih elektronegatif.

H Cl

− atau H Cl (2,2) (3,0) molekul polar (

Cl
H
H Cl δ

δ = muatan parsial)

Contoh: Selisih elektronegativitas

↑ ⇒ dwikutub semakin kuat

⇒ ikatan semakin polar > 1,7 → ikatan ionik 0–1,7 → ikatan kovalen polar

→ ikatan kovalen

Ikatan kovalen koordinasi:

salah satu atom memberikan dua elektron sekaligus kepada atom lainnya dalam membentuk ikatan kovalen.

Contoh:

ikatan kovalen koordinasi H
H N H H
N H H H
H

N H H H

x x H

Tanda panah kadang-kadang digunakan untuk

menyatakan pasangan elektron yang disumbangkan

CONTOH 3.3

Tuliskan struktur Lewis dari pernyataan berikut: “boron triklorida membentuk ikatan kovalen koordinasi dengan nitrogen dari molekul amonia”.

Penyelesaian:

H Cl H Cl H Cl

H N B Cl H N B Cl H N B Cl

H Cl H Cl H Cl

3.6 MUATAN FORMAL

H SO → dua struktur Lewis yang memenuhi :

4 O

O H O S O H H O S O H O O (1) 4 ikatan S-O (2) 2 ikatan S-O

2 ikatan S=O

Eksperimen: Ada 2 jenis ikatan antara S dan O pada H SO

→ 157 pm

(S–O) & 142 pm (S=O) → Struktur (2) yang realistis

- valensi – Σ e -
- ikatan

Struktur (1) H = 1 – 0 – ½ (2) = 0 O _kiri = 6 – 4 – ½ (4) = 0 O _kanan = 6 – 4 – ½ (4) = 0 O _atas = 6 – 6 – ½ (2) = –1 O _bawah = 6 – 6 – ½ (2) = –1 S = 6 – 0 – ½ (8) = +2

Struktur (2) H = 1 – 0 – ½ (2) = 0 O _kiri = 6 – 4 – ½ (4) = 0 O _kanan = 6 – 4 – ½ (4) = 0 O _atas = 6 – 4 – ½ (4) = 0 O _bawah = 6 – 4 – ½ (4) = 0 S = 6 – 0 – ½ (12) = 0

Muatan bersih = 0 Muatan bersih = 0

Struktur (1) memiliki 3 atom bermuatan → energi sangat tinggi (tidak stabil)

Alat bantu untuk memilih: Muatan formal

MF = Σ e

nonikatan – ½ Σ e

3 O, yang terbaik.

Penyelesaian: H N H H O

(1) H N H O H

(2) CONTOH 3.4

Gunakan konsep muatan formal untuk menentukan mana struktur hidroksilamina, NH

H = 1 – 0 – ½ (2) = 0 N = 5 – 0 – ½ (8) = +1 O = 6 – 6 – ½ (2) = –1 H = 1 – 0 – ½ (2) = 0

N = 5 – 2 – ½ (6) = 0 O = 6 – 4 – ½ (4) = 0

Struktur (2) terbaik karena muatan formal semua atomnya nol.

3.7 BENTUK MOLEKUL: TEORI VSEPR Contoh :

O C O µ tot

= 0

→

H O H µ _tpt ≠ 0

Molekul dengan > 1 ikatan kovalen polar bisa polar/nonpolar bergantung pada susunan ikatan-ikatannya dalam ruang CO

→

molekul nonpolar linear molekul polar yang bengkok Teori VSEPR

(valence shell electron-pair repulsion = tolakan pasangan-elektron kulit valensi)

2 O

Pasangan elektron ikatan maupun nonikatan cenderung tolak-menolak

SN = ( Σ atom yang terikat pada atom pusat) +

( Σ pasangan elektron nonikatan pada atom pusat)

180 o

SN = 2: linear 120 o

SN = 3: planar trigonal 109,5 o

SN = 4: tetrahedral

90 o

120 o

90 o

SN = 6: oktahedral

Geometri pasangan elektron ⇐ bilangan sterik atom pusat

(Atom pusat = atom yang mengikat dua atau lebih atom lain)

CONTOH 3.5

Hitunglah bilangan sterik untuk iodin pada IF dan untuk

bromin pada BrO . Kedua ion molekular memiliki pusat I

atau Br yang dikelilingi oleh 4 atom. Tentukan pula geometri pasangan elektronnya.

Penyelesaian:

- IF Atom pusat I : 8 e val.

⇒

4 Atom ujung F : 7 e val. menggunakan bersama

⇒

1 e dari I agar oktet

Maka: 4 e I ikatan dengan 4 atom F

⇒

4 e sisanya ⇒ 2 pasangan nonik
: 8 e

val.

BrO

4 - ⇒ Atom pusat Br

val. ⇒ menggunakan bersama 2 e
dari Br
agar oktet
Br
⇒
: TETRAHEDRAL )

Atom ujung O : 6 e

Maka: 8 e

ikatan dengan 4 atom O Tidak ada pasangan menyendiri

SN = 4 + 0 = 4 ⇒

(geometri pasangan e

Ikatan rangkap/rangkap-tiga dianggap sama dengan ikatan tunggal ⇒ CO

( ) ⇒ SN = 2 + 0 = 2 (geometri pasangan e

O C O

: LINEAR)

Geometri molekul ⇐ geometri pasangan elektron

(bergantung pada Σ pasangan menyendiri)

1. Tanpa pasangan nonikatan :

geometri molekul = geometri pasangan elektron Contoh: BeCl

: SN = 2 + 0 = 2 (linear) BF

: SN = 3 + 0 = 3 (planar trigonal) SF

: SN = 6 + 0 = 6 (oktahedral)

2. Ada pasangan nonikatan :

nonikatan dipegang lebih dekat ke atom pusat

Pasangan e

ikatan ^{Edited by Foxit Reader Copyright(C) by Foxit Software Company,2005-2007 For Evaluation Only.}

Menempati lebih banyak ruang daripada pasangan e

ikatan < antara pasangan e
ikatan dan pasangan e

Sudut antarpasangan e

nonikatan < antarpasangan e
nonikatan CH

4 : SN = 4 + 0 = 4 NH

= tetrahedral

3 : SN = 3 + 1 = 4 H

Geometri pasangan e

2 O : SN = 2 + 2 = 4

Amonia (NH ₃ ) Sudut ikatan 107,3 ^o

CH : tidak ada pasangan e nonikatan

4 H

_109,5 _O

(geometri molekul = geometri pasangan e

C o

H H

= tetrahedral ) Sudut ikatan H-C-H: 109,5

⇒ H

NH : 1 pasang e nonikatan

(geometri molekul = piramida trigonal :

N H H _O H _107,3 tetrahedral yang dihilangkan 1 buah ikatannya) o

⇒ Sudut ikatan H-N-H: 107,3

_] H O : 2 pasang e nonikatan

(geometri molekul = bentuk V :

O H _104,5 _O H

tetrahedral yang dihilangkan 2 buah ikatannya)

o ⇒ Sudut ikatan H-O-H: 104,5

CONTOH 3.7

Tentukan bilangan sterik atom sulfur dalam SO dan

2 ramalkan struktur molekul SO

2 Penyelesaian Bilangan sterik sulfur 3 (dua atom terikat dan satu pasang nonikatan) o Molekul SO bengkok, sudut ikatan sedikit < 120

Molekul dengan bilangan sterik 5: PF , SF , ClF , dan

3 XeF dengan jumlah pasangan nonikatan berturut-

2 turut 0, 1, 2, dan 3.

CONTOH 3.8 Perkirakan geometri (a) ion ClO

3 + dan (b) molekul IF

5 Penyelesaian (a) ClO

+ : 6 e - val. Atom ujung O : 6 e - val.

3 + ⇒ Atom pusat Cl

- dari Cl - (konfigurasi Ar) Maka: 6 e - CI +

⇒ menggunakan bersama 2 e

⇒ ikatan dengan 3 atom O Tidak ada pasangan nonikatan

- SN = 3 + 0 = 3 tanpa pasangan e nonikatan:

Cl O O

- Geometri molekul = geometri pasangan e = PLANAR TRIGONAL - (b) IF ⇒ Atom pusat I : 7 e val.

- Atom ujung F : 7 e val.
- dari I (konfigurasi Xe) - Maka: 5 e I ⇒ ikatan dengan 5 atom F - 2 e sisanya ⇒ 1 pasangan menyendiri

⇒ menggunakan bersama 1 e

- = oktahedral 1 pasangan e - nonikatan: dihilangkan 1 ikatannya

SN = 5 + 1 = 6: geometri pasangan e

I F F F F Geometri molekul = PIRAMIDA BUJURSANGKAR

3.8 TATA NAMA ANORGANIK & BILANGAN OKSIDASI Tata nama ion :

1. Kation monoatomik (1 ion stabil):

Golongan I dan II + 3 unsur pertama dari Golongan III Nama = unsur induknya

2+ +

Contoh: Na : ion natrium Ca : ion kalsium

Gol. I, II → kation monoatomik +1, +2

2. Kation monoatomik (beberapa ion stabil):

Unsur transisi + Golongan III, IV, dan V

Contoh: Cu : ion tembaga(I) atau ion kupro

Cu : ion tembaga(II) atau ion kupri

(a) Angka Romawi dalam kurung → muatan. (b) Akhiran –o → ion yang muatannya lebih rendah; Akhiran –i → yang lebih tinggi (sudah ditinggalkan).

3. Kation poliatomik

Contoh: NH : ion amonium H O : ion hidronium

4 3 2+

Hg : ion merkuro(I)

2 2+

[bedakan dengan Hg :ion merkuri(II)]

4. Anion monoatomik:

Bagian pertama nama unsur + akhiran –ida

Contoh: Cl : ion klorida (diturunkan dari klorin)

O : ion oksida (diturunkan dari oksigen)

5. Anion poliatomik

: ion nitrit NO
: ion nitrat
: ion hipoklorit ClO
: ion klorat

: ion klorit ClO
: ion perklorat
: ion hidrogen karbonat

: 3 kation +2 membalanskan 2 anion –3

Muatan + dari kation dibalanskan oleh muatan – dari anion. Contoh: NaBr: Kation +1 membalanskan anion –1

Tata nama senyawa ionik: (Nama kation)_(Nama anion) Asas kenetralan muatan:

(nama biasa: ion bikarbonat)

HCO

ClO

: ion silikat NO

4 3-

Contoh: SiO

3 N

CONTOH 3.9 Apakah rumus kimia untuk (a) barium oksida dan (b) sesium nitrida.

Penyelesaian: 2+

(a) Ba : golongan II → Ba 2-

O : golongan VI → O Asas kenetralan muatan: 2+

2- Setiap 1 ion Ba dibalanskan oleh 1 ion O ⇒ BaO (b) Cs N.

CONTOH 3.10

Namai senyawa ionik yang mengandung ion poliatom berikut.

(a) NH

3 (b) NaNO

2 (c) Li

4 ClO

2 CO

3 Penyelesaian : (a) Amonium klorat (b) Natrium nitrit

3.8.1 Bilangan Oksidasi

1. Biloks unsur bebas = 0 2. Σ biloks semua atom dalam spesies = muatan bersih spesies tersebut

3. Biloks logam alkali = +1

4. Biloks F = –1

5. Biloks logam alkali tanah, Zn, dan Cd = +2

6. Biloks H = +1

7. Biloks O = –2

Jika aturan di atas diterapkan sesuai prioritas, pengecualian seperti

Contoh 3.11

Tetapkan bilangan oksidasi setiap atom dalam

senyawa berikut

2- (a) CsF (b) CrO

4 Penyelesaian (a) Bilangan oksidasi Cs = +1 (aturan 3), jadi bilangan oksidasi F = -1 (b) Bilangan oksidasi O = -2 (aturan 7) muatan ion = -2, jadi bilangan oksidasi Cr = +6

LATIHAN SOAL-SOAL

1. Berapa banyak elektron valensi yang dimiliki oleh masing-masing atom dari unsur di bawah ini?

a. Be b. Na c. Se d. F e. K f. Sn

2. Golongkan ikatan dalam senyawa berikut sebagai ionik atau kovalen

a. NaF

b. MgS

c. MgO

d. AlCl ₃

3. Tuliskan rumus senyawa ionik yang dapat terbentuk dari

pasangan unsur berikut. Sebutkan nama tiap

senyawanya.

a. berilium dan fluorin

b. aluminium dan fosforus

c. bromin dan magnesium

4. Jelaskan apa yang dimaksud dengan

a. ikatan kovalen polar

b. molekul polar

5. Gambarkan struktur titik-elektron untuk menunjukkan

ikatan kovalen dari senyawa berikut:

a. NCl

₃

b. OF ₂

c. PH ₃

6. Tentukan muatan formal untuk setiap atom dan muatan

bersih seluruh molekul pada struktur Lewis berikut:

N - O

a. N

b. S = C = N

7. Urutkan masing-masing kelompok berikut menurut kenaikan polaritasnya

a. H – Cl, H – O, H - F

b. N – O, P - O, Al – O

c. H - Cl, Br - Br, B - N

8. Tuliskan rumus dari masing-masing ion poliatomik. Tulis juga muatannya.

a. ion amonium

b. ion fosfat

c. ion karbonat

9. Tetapkan bilangan oksidasi setiap spesies dalam

+ -

a. HClO

b. HF

c. NH

BAB 3. KONSEP IKATAN KIMIA - IKATAN KIMIA & MOLEKUL