Ikatan kimia dan struktur molekul

Elisa NataliaAngelin Kristin Rosanni Sinurat

Orde Baru

Ikatan dan Struktur

Klasifikasi Ikatan Faktor geometri

yang menentukan ikatan dan struktur

Faktor elektrik yang menentukan ikatan dan struktur

Klasifikasi Ikatan

Ikatan kimia terbentuk karena unsur-unsur cenderung membentuk struktur elektron stabil. Walter Kossel dan Gilbert Lewis pada tahun 1916 menyatakan bahwa terdapat hubungan antara stabilnya gas mulia dengan cara atom berikatan. Mereka mengemukakan bahwa jumlah elektron terluar dari dua atom yang berikatan, akan berubah sedemikian rupa sehingga susunan kedua elektron kedua atom tersebut sama dengan susunan gas mulia.

Kecenderungan atom-atom untuk memiliki struktur atau konfigurasi elektron gas mulia atau 8 elektron pada kulit terluar disebut kaidah oktet. Elektron yang berperan dalam reaksi kimia yaitu elektron pada kulit terluar atau elektron valensi. Elektron valensi menunjukan kemampuan suatu atom untuk berikan dengan atom lain.

Jenis-Jenis Ikatan KimiaSecara umum, ikatan kimia dapat digolongkan menjadi dua jenis, yaitu:

.

1 `````

a. Ikatan Elektrovalen atau Ionb. Ikatan Kovalenc. Ikatan Kovalen Koordinasi d. Ikatan logam

1. Ikatan antar atom

a. Ikatan Hidrogenb. Ikatan Van Der Walls

2. Ikatan Antara Molekul

Faktor geometri yang menentukan ikatan dan struktur

1. Jari – jari atomJarak elektron dalam atom secara perlahan akan meningkat, tetapi tidak pernah mencapai nol ketika jarak dari inti meningkat. Jari-jari atomik yang ditentukan secara eksperimen merupakan salah satu parameter atomik yang sangat penting untuk mendeskripsikan kimia struktural senyawa. Cukup beralasan untuk mendefinisikan jari-jari logam sebagai separuh jarak atom logam.

Kation dan anion merupakan unsur yang berbeda dalam senyawa ion yang diikat dengan interaksi elektrostatik, jarak ikatan adalah jumlah jari-jari ionik yang diberikan untuk kation dan anion. Jari-jari ionik standar satu spesies ditetapkan terlebih dahulu dan kemudian dikurangkan dari jarak antar ion untuk menentukan jari-jari ion partnernya. Dalam senyawa ionik terdapat sumbangan kovalen dan tidak terlalu diharapkan nilai jarak ikatan perhitungan dan percobaan akan tepat sama.

2. Entalpi KisiKestabilan kristal dalam suhu dan tekanan tetap

bergantung pada perubahan energi bebas Gibbs yang dibentuk dari pembentukan kristal dari ion-ion penyusunnya. Kestabilan suatu kristal ditentukan sebagian besar oleh perubahan entalpinya. Hal ini disebabkan oleh sangat eksotermnya atau energi pembentukan ikatan lebih besar dari pada energi pemutusan ikatan pembentukan kisi, dan suku entropinya sangat kecil. Entalpi kisi (ΔHL), didefinisikan sebagai perubahan entalpi standar reaksi dekomposisi kristal ionik menjadi ion-ion gasnya (s adalah solid, g adalah gas and L adalah kisi (lattice)).

MX(s) → M+(g) + X- (g) ΔHL

3. Tetapan Mandelung Energi potensial Coulomb total antar ion dalam senyawa ionik yang terdiri atas ion A dan B adalah penjumlahan energy potensial Coulomb interaksi ion individual, /Vab. Karena lokasi ion-ion dalam kisi kristal ditentukan oleh tipe struktur, potensial Coulomb total antar ion dihitung dengan menentukan jarak antar ion d. Aadalah tetapan Madelung yang khas untuk tiap struktur Kristal. Tetapan Madelung biasanya menjadi lebih besar bila bilangan koordinasinya meningkat. Sebab muatan listrik mempunyai tanda yang berlawanan, potensialnya menjadi negatif, menunjukkan penstabilan yang menyertai pembentukan kisi kristal dari ion-ion fasa gas yang terdispersi baik. Walaupun potensial listrik terendah biasanya menghasilkan struktur paling stabil, namun ini tidak selalu benar sebab ada interaksi lain yang harus dipertimbangkan.

3. Struktur kristal logam Heksagonal terjejal (hexagonally close-

packed /hcp) atau bentuk struktur dari logam dengan bentuk 3 lapisan.

Kubus terjejal (cubic close-packed /ccp)

4. Kristal IonikDalam kristal ionik, seperti logam halida, oksida, dan sulfida, kation dan anion disusun bergantian,dan padatannya diikat oleh ikatan elektrostatik. Banyak logam halida melarut dalam pelarut polar. Misalnya NaCl melarut dalam air, sementara logam oksida dan sulfida, yang mengandung kontribusi ikatan kovalen yang signifikan, biasanya tidak larut bahkan di pelarut yang paling polar sekalipun. Struktur dasar kristal ion adalah ion yang lebih. Susunan terjejal dan ion yang lebih kecil (biasanya kation) masuk kedalam lubang oktahedral atautetrahedral di antara anion. Kristal ionik diklasifikasikan kedalam beberapa tipe struktur berdasarkan jenis kation dan anion yang terlibat dan jari-jari ionnya.

6. Variasi ungkapan struktur padatanBanyak padatan anorganik memiliki struktur 3-dimensi yang rumit. Ilustrasi yang berbeda dari senyawa yang sama akan membantu kita memahami struktur tersebut. Dalam hal senyawa anorganik yang rumit, menggambarkan ikatan antar atom, seperti yang digunakan dalam senyawa organik biasanya menyebabkan kebingungan. Anion dalam kebanyakan oksida, sulfida atau halide logam membentuk tetrahedral atau oktahedral di sekeliling kation logam. Walaupun tidak terdapat ikatan antar anion, strukturnya akan disederhanakan bila struktur diilustrasikan denganpolihedra anion yang menggunakan bersama sudut, sisi atau muka.

Gambar berikut merupakan jenis penggambaran struktur dari senyawa P4O10.

Faktor elektronik yang menentukan ikatan dan struktur

1. Muatan inti efektifKarena muatan positif inti biasanya sedikit

banyak dilawan oleh muatan negatif elektron dalam (dibawah elektron valensi), muatan inti yang dirasakan oleh elektron valensi suatu atom dengan nomor atom Z akan lebih kecil dari muatan inti, Ze. Penurunan ini diungkapkan dengan konstanta perisai σ, dan muatan inti netto disebut dengan muatan inti efektif, Zeff.

Zeff = Z – σMuatan inti efektif bervariasi mengikuti variasi orbital dan jarak dari inti.

2. Energi ionisasiEnergi ionisasi didefinisikan sebagai energi minimum yang diperlukan untuk mengeluarkan/ melepaskan elektron dari atom dalam fasa gas (g), sebagaimana ditunjukkan dalam persamaan berikut.

A(g) → A+ (g) + e (g)Energi ionisasi pertama, yang mengeluarkan elektron terluar, merupakan energi ionisasi terendah, dan energi ionisasi ke-2 dan ke-3, yang mengionisasi lebih lanjut kation, meningkat dengan cepat. Entalpi ionisasi, yakni perubahan entalpi standar proses ionisasi dan digunakan dalam perhitungan termodinamika. Unsur-unsur gas mulia memiliki struktur elektronik yang stabil, dan dengan demikian energi ionisasinya terbesar. Walaupun energi ionisasi meningkat hampir secara monoton dari logam alkali sampai gas mulia, ada penurunan di beberapa tempat, seperti antara nitrogen N dan oksigen O, serta antara P dan belerang S .

3. Afinitas elektronAfinitas elektron adalah energi minimum yang diperlukan untuk menerima/ menangkap elektrom oleh atom dalam fase gas, sebagaimana ditunjukkan dalam persamaan berikut dan dilambangkan dengan A ( = -ΔHeg )

A(g) + e → A-(g)Afinitas elektron dapat dianggap entalpi ionisasi anion. Karena atom halogen mencapai konfigurasi elektron gas mulia bila satu elektron ditambahkan, afinitas elektron halogen bernilai besar.

4. Ke-elektronegativanKe-elektronegativan adalah kecenderungan

atom untuk menarik elektron dalam molekul atau senyawa. Kelektronegativan sangat bermanfaat untuk menjelaskan perbedaan dalam ikatan, struktur dan reaksi dari sudut pandang sifat atom. Skala Pauling dikenalkan pertama sekali tahun 1932, merupakan skala yang paling sering digunakan, dan nilai-nilai yang didapatkan dengan cara lain dijustifikasi bila nilainya dekat dengan skala Pauling.

Orbital Ikatan Molekul• Agar suatu molekul stabil, harus

terdapat lebih banyak elektron pada orbital ikatan daripada orbital antiikatan. Ikatan yang terbentuk akan memiliki energi lebih rendah sehingga lebih stabil. Orbital ikatan dan antiikatan untuk ikatan dan harus dipertimbangkan.

• Perhatikan diagram orbital molekul untuk O2. Setiap atom O memiliki 8 elektron, sehingga total elektron dalam O2 adalah 16. Jumlah elektron dalam orbital ikatan lebih banyak daripada orbital antiikatan, sehingga terbentuk ikatan stabil.

• THANKS FOR YOUR ATTETION