BAB 3.Konsep Ikatan Kimia

1. ELEKTRONEGATIVITAS2. IKATAN IONIK3. STRUKTUR MOLEKUL TERISOLASI:

SIFAT IKATAN KIMIA KOVALEN4. IKATAN KOVALEN5. IKATAN KOVALEN POLAR6. MUATAN FORMAL7. BENTUK MOLEKUL: TEORI VSEPR8. TATA NAMA ANORGANIK DAN

BILANGAN OKSIDASI

(a) (b)

(c). (a) Amonia, NH3

(b) Air, H2O(c) Metana, CH4

3.1. ELEKTRONEGATIVITAS

• Merupakan sifat berkala (periodik) yang penting.

• Elektronegativitas ialah besarnya daya menarik elektronke dalam suatu atom dalam penggabungan kimia.

LOGAM

- mudah menyerahkan e-

NON-LOGAM

- mudah menerima e-

- membentuk kation - membentuk anion

- elektropositif - elektronegatif

Nilai Elektronegativitas(fluorin: elektronegativitas = 4)

IKATANIONIK

pengalihan elektron antaratom

IKATANKOVALEN POLAR

pemindahan muatan secara parsial

IKATANKOVALEN

penggunaan elektron bersama antaratom

Selisih elektronegativitas besar ⇒e- berpindah ⇒IKATAN IONIK

Selisih elektronegativitas kecil ⇒e- digunakan bersama

⇒IKATAN KOVALEN

+–

–

–

3.2. IKATAN IONIKELEKTRONVALENSI

KULITATOM

INTIATOM

ELEKTRONTERAS

Unsur golongan utama (kecuali He):

e- val. atom netral = no. golongan

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 sisilambang unsur.

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

H

Li B C NBe O F Ne

He

Na Al Si PMg S Cl Ar

3.2.1 Pembentukan Senyawa Ionik Biner

Atom →Anion/kation agar stabil (memenuhi aturan oktet):

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

Cl + e - xCl

Contoh:

Na• → Na+ + e-

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

kehilangan 1 elektron valensi

memperoleh 1 elektron valensi

Na + Cl NaClpenggabungan membentuk senyawa ionik (garam)

(tidak oktet)

Ca2+ + 2 Brkation anion(oktet) (oktet)

CaBr2senyawa

ionik

Contoh lain: Ca + 2 Bratom netral

CONTOH 3.1Ramalkan rumus senyawa antara rubidium dan sulfur.

Tuliskan lambang Lewis untuk unsur-unsur itu sebelum

dan sesudah penggabungan kimia.

Penyelesaian:

Pengalihan 1 e- masing-masing dari 2 atom Rb kepada 1 atom2-

S menghasilkan 2 ion Rb+ dan 1 ion S (semuanya oktet).

Rb: golongan I → 1 elektron valensi → Rb•

S: golongan VI → 6 elektron valensi → S

Senyawanya Rb2S atau dalam lambang Lewis, (Rb+)2(2-

S )

Ciri-ciri senyawa ionik:

1. Padatan pada suhu kamar.

2. Titik leleh dan titik didih tinggiMisal: NaCl titik leleh = 801oC dan

titik didih = 1413oC.

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

4. Komposisi kimia dinyatakan sebagai rumus empirisbukan rumus molekul.

3.3. STRUKTUR MOLEKUL TERISOLASI:SIFAT IKATAN KIMIA KOVALEN

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

* Panjang ikatan ⇒ukuran molekul(jarak antarinti atom dalam ikatan tertentu)

* Sudut ikatan ⇒bentuk molekul

(orientasi relatif dua ikatan yang berdekatan)

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

Molekul Reratapanjang ikatan

- 10(Ǻ = 10 m)

aEnergi ikatan- 1(kJ mol )

Molekul Reratapanjang ikatan

- 10(Ǻ = 10 m)

Energi ikatan- 1(kJ mol )

N2 1,100 942 HF 0,926 565

O2 1,211 495 HCl 1,284 429

F2 1,417 155 HBr 1,424 363

Cl2 1,991 240 HI 1,620 295

Br2 2,286 190 ClF 1,632 252

I2 2,669 148 BrCl 2,139 216

3.3.1 Panjang dan Energi Ikatan

a Energi (disosiasi) ikatan (∆Ed)= energi yang harus diserap untuk memecah 1 mol ikatan tertentu.

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

Contoh: Panjang ikatan F2 < Cl2 < Br2 < I2; ClF < ClBrEnergi ikatan HF > HCl > HBr > HI

Ikatan Molekul Panjang ikatan(Å)

O–H H2O 0,958

H2O2 0,960

HCOOH 0,95

CH3OH 0,956

Anomali energi ikatan:

F2 << Cl2 > Br2 > I2 ⇒kuatnya tolak-menolak antaratom Fyang sangat elektronegatif

N2 >> O2 >> F2 ⇒faktor orde ikatan

Panjang ikatan dari sepasang atom tertentu hanya berubah

sedikit dari satu molekul ke molekul lain, sedangkan energi

ikatan tidak begitu terulangkan (+10%)

Contoh:

Ikatan Molekul Orde ikatan Panjang ikatan(Å)

Energi ikatan- 1(kJ mol )

C–C etana

(H3C–CH3)

1 1,536 345

C=C etilena

(H2C=CH2)

2 1,337 612

C≡C asetilena(HC≡CH)

3 1,204 809

C–C & C=Cselang-seling

benzena

(C6H6)

1½

(antara – & =)

1,37 505

C–O 1,43 C–H 1,10

C=O 1,20 N–H 1,01

N–N 1,45 O–H 0,96

N=N 1,25 C–N 1,47

N≡N 1,10 C≡N 1,16

3.3.2 Orde Ikatan

Orde ikatan ↑⇒Panjang ikatan ↓⇒Energi ikatan ↑

Orde ikatan rangkap juga adapada ikatan antaratom selain Cdan antaratom taksejenis:

3.4. IKATAN KOVALEN

Contoh:

Atom-atom yang identik dapat memperoleh konfigurasi e-

yang stabil dengan cara penggunaan bersama elektron.

Cl + Cl Cl Cl

elektrontakberpasangan

elektronnonikatan

elektronberpasangan

atau Cl Cl

H + H H H atau H H

4 Cl + C Cl

Cl

Cl

C Cl

CONTOH 3.2

Tulislah struktur titik-elektron untuk senyawa yang dihasilkan

nitrogen (N) dan hidrogen (H) ketika berikatan kovalen.

Penyelesaian:

N + 3 H H N HH

atau H N H

Hamonia (NH3)

CONTOH LAIN

Pembentukan etilena, C2H4, dari karbon (Golongan IV)dan hidrogen.

2 C + 4 HH

HC C

H

Hatau

H

H

H

HC C

etilena

3.4.1 Ikatan Kovalen GandaJika 2 atau 3 pasang e- digunakan bersama, terbentuk ikatan

kovalen ganda dua atau tiga, misalnya

2 O + C O C O atau O C O

N + N N N atau N N

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.

ClH + H Clδ+ δ−H Cl atau H Cl

(2,2) (3,0) molekul polar

Contoh:

(δ = muatan parsial)

Selisih elektronegativitas ↑⇒dwikutub semakin kuat⇒ikatan semakin polar

> 1,7 → ikatan ionik

0–1,7 → ikatan kovalen polar

0 → ikatan kovalen

Ikatan kovalen koordinasi:salah satu atom memberikan dua elektron sekaligus kepadaatom lainnya dalam membentuk ikatan kovalen.

Contoh:

H

HH N +H +

H

HH N xx H

+ H

H N

H

+

H

ikatan kovalen koordinasi

Tanda panah kadang-kadang digunakan untukmenyatakan pasangan elektron yang disumbangkan

CONTOH 3.3Tuliskan struktur Lewis dari pernyataan berikut: “borontriklorida membentuk ikatan kovalen koordinasi dengannitrogen dari molekul amonia”.

Penyelesaian:

H

H

H N +

Cl

B Cl

Cl

H Cl

H Cl

H N xx B Cl H N

H

H

Cl

B Cl

Cl

3.6 MUATAN FORMAL

H2SO4 → dua struktur Lewis yang memenuhi :

O

H O S O H

O

(1) 4 ikatan S-O

O

H O S O H

O

(2) 2 ikatan S-O2 ikatan S=O

Eksperimen:

Ada 2 jenis ikatan antara S dan O pada H2SO4 → 157 pm(S–O) & 142 pm (S=O) → Struktur (2) yang realistis

Struktur (1)

HOkiri

Okanan

Oatas

Obawah

S

= 1 – 0 – ½ (2) = 0= 6 – 4 – ½ (4) = 0= 6 – 4 – ½ (4) = 0= 6 – 6 – ½ (2) = –1= 6 – 6 – ½ (2) = –1= 6 – 0 – ½ (8) = +2

Struktur (2)

HOkiri

Okanan

Oatas

Obawah

S

= 1 – 0 – ½ (2) = 0= 6 – 4 – ½ (4) = 0= 6 – 4 – ½ (4) = 0= 6 – 4 – ½ (4) = 0= 6 – 4 – ½ (4) = 0= 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- valensi – Σ e- nonikatan – ½ Σ e- ikatan

Penyelesaian:H

CONTOH 3.4Gunakan konsep muatan formal untuk menentukan mana

struktur hidroksilamina, NH3O, yang terbaik.

H N O

H(1)

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

H N O H

H(2)

H = 1 – 0 – ½ (2) = 0N = 5 – 2 – ½ (6) = 0O = 6 – 4 – ½ (4) = 0

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

3.7 BENTUK MOLEKUL: TEORI VSEPR

tot = 0

H2O → H O Htpt ≠0

Molekul dengan > 1 ikatan kovalen polar bisa polar/nonpolar

bergantung pada susunan ikatan-ikatannya dalam ruang

Contoh : CO2 → O C O molekul nonpolar linear

molekul polar yang bengkok

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

Pasangan elektron ikatan maupun nonikatan cenderung tolak-menolak

⇒menempatkan diri sejauh-jauhnya untuk meminimumkan tolakan.

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

SN = 5: bipiramida trigonal

180o

SN = 2: linear

90o

120o

SN = 3: planar trigonal

120o

109,5o

SN = 4: tetrahedral

90o

90o

SN = 6: oktahedral

Geometri pasangan elektron ⇐bilangan sterik atom pusat

(Σ pasangan elektron nonikatan pada atom pusat)(Atom pusat = atom yang mengikat dua atau lebih atom lain)

Hitunglah bilangan sterik untuk iodin pada IF4- dan untuk

bromin pada BrO4-. Kedua ion molekular memiliki pusat I-

atau Br- yang dikelilingi oleh 4 atom. Tentukan pula

geometri pasangan elektronnya.

CONTOH 3.5

Penyelesaian:

IF4- ⇒Atom pusat I- : 8 e- val.

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 nonikatan

SN = 4 + 2 = 6 ⇒(geometri pasangan e-: OKTAHEDRAL)

BrO4- ⇒Atom pusat Br-: 8 e- val.Atom ujung O : 6 e- val. ⇒menggunakan bersama

2 e- dari Br- agar oktet

Maka: 8 e- Br- ⇒ikatan dengan 4 atom O

Tidak ada pasangan menyendiri

SN = 4 + 0 = 4 ⇒(geometri pasangan e-: TETRAHEDRAL)

Ikatan rangkap/rangkap-tiga dianggap sama dengan ikatan

(geometri pasangan e-: LINEAR)

tunggal ⇒CO2 ( O C O) ⇒SN = 2 + 0 = 2

Geometri molekul ⇐geometri pasangan elektron

(bergantung pada Σ pasangan menyendiri)

1. Tanpa pasangan nonikatan:

geometri molekul = geometri pasangan elektron

Contoh: BeCl2 : SN = 2 + 0 = 2 (linear)

BF3

SF6

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

: SN = 6 + 0 = 6 (oktahedral)

2. Ada pasangan nonikatan:

Pasangan e- nonikatan dipegang lebih dekat ke atom pusat

Menempati lebih banyak ruang daripada pasangan e- ikatan

Sudut antarpasangan e- ikatan < antara pasangan e- ikatan

dan pasangan e- nonikatan < antarpasangan e- nonikatan

CH4 : SN = 4 + 0 = 4NH3 : SN = 3 + 1 = 4H2O : SN = 2 + 2 = 4

Geometri pasangan e- = tetrahedral

Amonia (NH3)

Sudut ikatan107,3o

H H

CH4 : tidak ada pasangan e- nonikatan(geometri molekul = geometri pasangan e-

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

NH3 : 1 pasang e- nonikatan

⇒Sudut ikatan H-N-H: 107,3o

H2O : 2 pasang e- nonikatan]

(geometri molekul = bentuk V:

tetrahedral yang dihilangkan 2 buah ikatannya)

⇒Sudut ikatan H-O-H: 104,5o

H

C109,5

H

O

H

107,3

N H (geometri molekul = piramida trigonal:O H tetrahedral yang dihilangkan 1 buah ikatannya)

O HH 104,5

O

CONTOH 3.7

Tentukan bilangan sterik atom sulfur dalam SO2 danramalkan struktur molekul SO2

Penyelesaian

Bilangan sterik sulfur 3

(dua atom terikat dan satu pasang nonikatan)

Molekul SO2 bengkok, sudut ikatan sedikit < 120o

Molekul dengan bilangan sterik 5: PF5, SF4, ClF3, danXeF2 dengan jumlah pasangan nonikatan berturut-turut 0, 1, 2, dan 3.

CONTOH 3.8

Perkirakan geometri (a) ion ClO3+ dan

(b) molekul IF5

Penyelesaian

(a) ClO3+ ⇒Atom pusat Cl+ : 6 e- val.Atom ujung O : 6 e- val.

⇒menggunakan bersama 2 e-

dari Cl- (konfigurasi Ar)

Maka: 6 e- CI+ ⇒ikatan dengan 3 atom O

Tidak ada pasangan nonikatan

(b) IF5 ⇒Atom pusat I : 7 e- val.

Atom ujung F : 7 e- val.

⇒menggunakan bersama 1 e-

dari I (konfigurasi Xe)

Maka: 5 e- I ⇒ikatan dengan 5 atom F

2 e- sisanya ⇒1 pasangan menyendiri

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

Geometri molekul = geometri pasangan e-

= PLANAR TRIGONAL

O

ClO O

F

IF

F

F

F

SN = 5 + 1 = 6: geometri pasangan e- = oktahedral

1 pasangan e- nonikatan: dihilangkan 1 ikatannya

Geometri molekul

= PIRAMIDA BUJURSANGKAR

Tata nama ion:

1. Kation monoatomik (1 ion stabil):

Golongan I dan II + 3 unsur pertama dari Golongan III

Nama = unsur induknya

Contoh: Na+: ion natrium Ca2+: 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

Cu2+: ion tembaga(II) atau ion kupri

3.8 TATA NAMA ANORGANIK &BILANGAN OKSIDASI

3. Kation poliatomik

Contoh: NH4+: ion amonium H3O+: ion hidronium

Hg22+: ion merkuro(I)[bedakan dengan Hg2+:ion merkuri(II)]

4. Anion monoatomik:

Bagian pertama nama unsur + akhiran –ida

Contoh: Cl-: ion klorida (diturunkan dari klorin)

O2-: ion oksida (diturunkan dari oksigen)

Gol. V, VI, VII →anion monoatomik –3, –2, –1

(a) Angka Romawi dalam kurung →muatan.

(b) Akhiran –o →ion yang muatannya lebih rendah;Akhiran –i →yang lebih tinggi (sudah ditinggalkan).

5. Anion poliatomik

Contoh: SiO43-: ion silikat

NO2-: ion nitrit NO3-: ion nitrat

ClO-: ion hipoklorit ClO3-: ion klorat

ClO2-: ion klorit ClO4-: ion perklorat

HCO3-: ion hidrogen karbonat(nama biasa: ion bikarbonat)

Tata nama senyawa ionik: (Nama kation)_(Nama anion)

Asas kenetralan muatan:

Muatan + dari kation dibalanskan oleh muatan – dari anion.

Contoh: NaBr: Kation +1 membalanskan anion –1

Mg3N2: 3 kation +2 membalanskan 2 anion –3

FeCl2 dan FeCl3? Tl2SO4 dan Tl2(SO4)3?

CONTOH 3.9

Apakah rumus kimia untuk (a) barium oksida dan

(b) sesium nitrida.

Penyelesaian:

(a) Ba : golongan II →Ba2+

O : golongan VI →O2-

Asas kenetralan muatan:

Setiap 1 ion Ba2+ dibalanskan oleh 1 ion O2- ⇒BaO

(b) Cs3N.

CONTOH 3.10

Namai senyawa ionik yang mengandung ion poliatom berikut.

(a) NH4ClO3 (b) NaNO2 (c) Li2CO3

Penyelesaian:

(a) Amonium klorat(b) Natrium nitrit(c) Litium karbonat

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

biloks O = –1 dalam peroksida dan biloks H = –1 dalam hidrida

tidak perlu dihafalkan.

Contoh 3.11

Tetapkan bilangan oksidasi setiap atom dalamsenyawa berikut

(a) CsF (b) CrO42-

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.

2.

3.

Berapa banyak elektron valensi yang dimiliki olehmasing-masing atom dari unsur di bawah ini?

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

Golongkan ikatan dalam senyawa berikut sebagai ionikatau kovalen

a. NaF b. MgS c. MgO d. AlCl3

Tuliskan rumus senyawa ionik yang dapat terbentuk daripasangan unsur berikut. Sebutkan nama tiapsenyawanya.a. berilium dan fluorinb. aluminium dan fosforusc. bromin dan magnesium

4.

5.

Jelaskan apa yang dimaksud dengan

a. ikatan kovalen polar

b. molekul polar

Gambarkan struktur titik-elektron untuk menunjukkanikatan kovalen dari senyawa berikut:

a. NCl3 b. OF2 c. PH3

6. Tentukan muatan formal untuk setiap atom dan muatanbersih seluruh molekul pada struktur Lewis berikut:

a. N ≡N - O

b. S = C = N

7. Urutkan masing-masing kelompok berikutmenurut 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 ionpoliatomik. Tulis juga muatannya.

a. ion amonium b. ion fosfat c. ion karbonat

9. Tetapkan bilangan oksidasi setiap spesies dalam

a. HClO3 b. HF2- c. NH4+