IKATAN KIMIA DALAM BAHAN
Sifat Atom dan Ikatan Kimia Suatu partikel baik berupa ion bermuatan, inti atom dan elektron, dimana diantara mereka, akan membentuk ikatan kimia yang akan menurunkan energi potensial antara partikel positif dan negatif
Struktur Atom 1.
2.
3.
Struktur atom adalah susunan atom-atom unsur dalam bahan. Struktur subatom adalah tentang elektronelektron dalam atom dan hubungan dengan nukleus. Setiap atom mengandung nukleus (terdiri dari proton dan neutron) yang dikelilingi oleh elektron yang bergerak.
4
Struktur Atom Elektron dalam atom berdasarkan model atom Bohr yang di hasilkan dari konsep mekanik kuantum, yaitu Elektron bergerak mengelilingi nukleus dalam suatu orbit berdasarkan energinya
Struktur Atom
Model atom Bohr
Struktur Atom
Sub kulit atom (berdasarkan teori ‘Pauli exclusion principle’, terdiri atas : s (l=0), jumlah elektron = 2; p (l=1), jumlah elektron = 6; d (l=2), elektron=10; f (l=3), eletron = 14. Elektron yang paling rendah energinya, akan menempati kulit atom dari orbital yang terkecil (yang terdekat dengan Nukleus).
Struktur Atom Nomor Kuantum Utama n 1 2 3
4
Sub Kulit Atom
s s p s p d s p d f
Bilangan elektron Sub Kulit Atom
Kulit Atom
2 2 6 2 6 10 2 6 10 14
2 8 18
32
Struktur Atom
Konfigurasi elektron dapat ditulis sbb: 1s,2s,2p,3s,3p,4s,3d,4p,5s,4d,5p,6s, 4f,5d,6p,7s,5f,6d,…… Cara menulis konfigurasi bagi unsur tertentu, : oksigen = 1s22s22p4; Karbon = 1s22s2sp2; Elektron valensi ialah elektron yang memenuhi kulit atom paling luar. Elektron ini penting untuk membentuk ikatan antara atom.
Tabel Periodik: Logam dan Non Logam
Ikatan Atom Apabila atom-atom berdekatan dan bermuatan negatif (elektron) dan positif (proton-nukleus), menurut Hukum Coulomb, akan saling tarik menarik, dan bila memiliki muatan yang sama akan saling tolak menolak.
Ikatan Atom Terdiri dari 2, yaitu : 1. Ikatan Primer, terdiri atas : a. Ikatan Ionik b. Ikatan Kovalen c. Ikatan Logam 2. Ikatan Skunder a. Ikatan van der waals b. Ikatan Hidrogen
3 Kombinasi Ikatan antara Logam dan Non Logam
Transfer Elektron dan Ikatan Ionik 1.
2. 3. 4.
5.
Ikatan ini terjadi ketika ada perbedaan yang sangat besar dari atom untuk melepas atau menangkap elektron Perbedaan terjadi antara logam yang reaktif (gol 1A) dan non logam (gol 7A dan 6A atas) Terjadi transfer elektron antara logam dan non logam membentuk ion dengan konfigurasi gas mulia Gaya elektrostatik antar ion positif dan negatif membentuk susunan padatan ionik dengan rumus kimia menunjukkan rasio kation terhadap anion (rumus empiris) Kekuatan ikatan ion tinggi. Biasanya berada pada nilai 600 - 1500 kJ/mol menyebabkan bahan ini mempunyai titik lebur yang tinggi, keras dan rapuh.
Ikatan Ion
Ikatan Ion dalam Natrium Klorida
Model Ikatan Ionik
Fokus utama model ikatan ionik adalah adanya transfer elektron dari logam ke non logam untuk membentuk ion yang kemudian bersatu membentuk ikatan senyawa ionik Berdasarkan fenomena yang terjadi, Lewis mengajukan aturan oktet, saat atom-atom berikatan, ia akan melepas, menangkap atau memakai bersama elektron untuk mencapai pengisian kulit terluar 8 (atau 2) elektron
Sifat-sifat Ikatan Ionik
Keras Kaku Rapuh
Sharing Elektron dan Ikatan Kovalen
Ikatan ini terjadi manakala terjadi perbedaan kecil untuk melepas atau menangkap elektron sehingga terjadi sharing elektron Tipe ikatan ini umum terjadi antar atom non logam (logam juga bisa berikatan kovalen) Tiap-tiap atom non logam mempertahakan elektron masing-masing dan mencoba menarik elektron atom lain Gaya tarik masing-masing atom terhadap elektron valensi lawannya membuat kedua atom berikatan Pasangan elektron sharing (pakai bersama) dianggap terlokalisasi diantara kedua atom
Model Ikatan Kovalen
Jika kita membuka literatur kimia berupa hand book atau ensiklopedi maka akan didapati sebagian besar senyawa kimia yang ada di alam berupa senyawa kovalen Senyawa kovalen mengambil porsi terbesar dan yang utama dalam model ikatan kimia antar unsur-unsur di alam
Pembentukan Ikatan Kovalen
Energi Ikatan
Dalam model ikatan kovalen, atom mencapai konfigurasi elektron kulit terluar penuh (seperti gas mulia) namun elektron yang dipakai bersama dihitung secara keseluruhan sebagai milik masing-masing
Sifat ikatan kovalen pada bahan adalah keras dan memiliki titik cair dan didih tinggi serta bersifat isolator
Ikatan Logam Bahan yang mempunyai ikatan logam adalah konduktor yang baik, jika di bandingkan dengan ikatan kovalen dan ion.
Ikatan Logam
Secara umum atom logam berukuran besar, logam dapat dengan mudah kehilangan elektron terluar namun sulit menangkap/memperoleh elektron Sifat ini mengarahkan logam-logam untuk sharing elektron valensi mereka dengan cara yang berbeda pada ikatan kovalen Dalam model ikatan logam, elektron valensi atom-atom logam yang berdekatan akan berkumpul membentuk pita (lautan elektron) yang terdistribusi secara merata diantara atom-atom tersebut dan disekitar inti dan elektron bagian dalam
Sifat ikatan logam pada bahan, adalah memiliki kepadatan yang tinggi, mudah di tempa, hantaran listrik dan panas baik.
Ikatan Skunder
Ikatan Sekunder antara atom - yaitu ikatan yang di hasilkan dari terbentuknya dwipolar pada atom atau molekul. Bila terdapat pemisahan antara proton dan elektron pada atom atau molekul, terjadi tarikan antara proton dan elektroon dwiploar yang berdekatan. Ikatan ini di sebut dengan ikatan sekunder.
+
+
Ikatan Sekunder
Ikatan Van Der Waals
Dalam molekul besar seperti gas nitrogen dan klorin, berlaku dwipolar yang tidak kekal. Pada suhu lebih rendah molekul-molekul ini lebih rapat dan mengalami tarikan dwipolar antara satu sama lain. Tarikan ini adalah disebut ikatan Van der Waals. Yaitu berlaku dalam nitrogen cair, klorin dsbnya pada suhu rendah. Contoh: Nitrogen pada suhu <-198 oC, menjadi cair kerana ikatan Van der Waals ini dan menguap apabila ikatan ini telah musnah.
Ikatan Van Der Waals
Semua atom dan molekul (bahkan atom gas mulia) menunjukkan saling tarik-menarik berjangkauan pendek yang ditimbulkan oleh gaya Van der Waals (gaya tarik antar dipol sesaat). Gaya van der Waals merupakan penyebab dari kondensasi gas menjadi zat cair dan pembekuan zat cair menjadi zat padat walau tdk terdapat mekanisme ikatan ionik, kovalen atau ikatan logam. Tarikan Van der Waals berbanding lurus dengan r -7 , shg hanya penting utk molekul yang sangat berdekatan. Gaya ini sangat lemah dibandingkan dengan gaya pada ikatan kovalen maupun ikatan ionik. Karena lemahnya ikatan ini, maka gas-gas menguap pada suhu yang rendah. Titik leleh helium, neon dan argon padat adalah : - 272,2; - 248,7 dan – 189, 2 C
Ikatan Sekunder
Ikatan Hidrogen
Dalam molekul air, amonia, Hidrogen flourida terdapat susunan molekul sehingga terjadi dwipolar kekal. Molekul-molekul air apabila berdekatan akan terjadi tarikan antara bagian atom hidrogen dengan atom oksigen menyebabkan berlaku ikatan dwipolar. Ikatan ini disebut dengan ikatan hidrogen, yaitu Gaya tarik menarik elektrostatik kuat antara hidrogen pada satu molekul dengan atom N, O atau F. Ikatan ini lebih kuat daripada ikatan Van der Waals. H
H
+
+ O H
O H
Ikatan Hidrogen
Atom H hanya punya 1 elektron, berikatan kovalen dengan semua atom. Molekul H2O, ikatan kovalen antara 2 atom H dan 1 atom O, bukan ikatan kovalen murni. Elektron bersamanya lebih ditarik ke arah atom O, shg muncul suatu Dipol listrik (atom H lebih positif dan atom O lebih negatif) Atom H yang lebih positif dapat mengikat atom O dari molekul H2O yang lain. Atom H seolah-olah menjadi perekat antara satu molekul H2O dgn 4 molekul H2O yang lain
Hubungan Orde Ikatan, Panjang Ikatan dan Energi Ikatan Ikatan
Orde Ikatan
Panjang Rata-rata (pm)
Energi Ikatan (kJ/mol)
C–O C=O C≡O C–C C=C C≡C N–N N=N N≡N
1 2 3 1 2 3 1 2 3
143 123 113 154 134 121 146 122 110
358 745 1070 347 614 839 160 418 945
HUBUNGAN SIFAT – SIFAT BAHAN DENGAN ENERGI IKATAN A. Pencairan 1. Pencairan dan Pendidihan Berhubungan dengan Nilai Energi dari suatu bahan. 2. Peningkatan Suhu dapat menyebabkan terlepasnya atom dari ikatannya dengan atom lain dalam persenyawaannya.
HUBUNGAN SIFAT – SIFAT BAHAN DENGAN ENERGI IKATAN
B. Kekerasan 1. Luas Penampang dari suatu bahan, sebanding dengan tegangan yang di hasilkan dan berbanding terbalik dengan kekuatan ikatan antar atom. 2. Besar tegangan yang di perlukan untuk mendeformasi (memecah) ikatan antar atom, tergantung pada energi ikatan interatomik. 3. Material yang memiliki titik cair Tinggi, merupakan material yang lebih keras. Mis. Al2O3 4. Material yang memiliki titik cair Lebih rendah, merupakan material yang lebih Lunak. Mis.Timbal, Es dan Gemuk.
HUBUNGAN SIFAT – SIFAT BAHAN DENGAN ENERGI IKATAN
C. Pemuaian Thermal Pemuaian Termal dari material dengan ikatan Atom yang setara, berbandung terbalik dengan suhu cair dari material-material tersebut.
HUBUNGAN SIFAT – SIFAT BAHAN DENGAN ENERGI IKATAN
D. Konduktivitas Logam 1. Konduktivitas Listrik tergantung dari Jenis ikatan Atomiknya. 2. Material yang dengan ikatan ionik dan kovalen merupakan konduktor yang kurang baik, karena elektron tidak bebas meninggalkan atom induk. 3. Material dengan ikatan Logam, adalah konduktor yang baik, karena elektron bebas berpindah sepanjang gradien potensialnya, sehingga memiliki konduktivitas termal yang tinggi.
SEKIAN
