Ikatan kimia

Ikatan Kimia
Selain gas mulia di alam unsur-unsur tidak selalu
berada sebagai unsur bebas (sebagai atom tunggal), tetapi
kebanyakan bergabung dengan atom unsur lain. Tahun 1916
G.N. Lewis dan W. Kossel menjelaskan hubungan kestabilan
gas mulia dengan konfigurasi elektron. Kecuali He; mempunyai
2 elektron valensi; unsur-unsur gas mulia mempunyai 8
elektron valensi sehingga gas mulia bersifat stabil. Atom-atom
unsur cenderung mengikuti gas mulia untuk mencapai
kestabilan.
Jika atom berusaha memiliki 8 elektron valensi, atom
disebut mengikuti aturan oktet. Unsur-unsur dengan nomor
atom kecil (seperti H dan Li) berusaha mempunyai elektron
valensi 2 seperti He disebut mengikuti aturan duplet. Cara
yang diambil unsur supaya dapat mengikuti gas mulia, yaitu:
1. melepas atau menerima elektron;
2. pemakaian bersama pasangan elektron.
Tujuan Pembelajaran:
Sekarang kita akan belajar ikatan kimia, setelah belajar materi ini diharapkan kamu
mampu:
1. Menjelaskan kecenderungan suatu unsur untuk mencapai kestabilan dengan cara
berikatan dengan unsur lain.
2. Menggambarkan susunan elektron valensi atau struktur Lewis.
3. Menjelaskan terjadinya ikatan ion dengan contoh-contoh senyawa ionik.
4. Menjelaskan terjadinya ikatan kovalen tunggal, rangkap 2, dan rangkap 3.
5. Menyelidiki kepolaran senyawa dan kaitannya dengan keelektronegatifan melalui
percobaan.
6. Menjelaskan terbentuknya ikatan kovalen koordinasi dengan contoh senyawanya.
7. Menjelaskan terbentuknya ikatan logam dan hubungannya dengan sifat fisis logam.
Ikatan Kimia SMA Jilid 1 45
Ikatan ion terbentuk akibat adanya melepas atau menerima
elektron oleh atom-atom yang berikatan. Atom-atom
yang melepas elektron menjadi ion positif (kation) sedang
atom-atom yang menerima elektron menjadi ion negatif (anion).
Ikatan ion biasanya disebut ikatan elektrovalen. Senyawa
yang memiliki ikatan ion disebut senyawa ionik.
Senyawa ionik biasanya terbentuk antara atom-atom
unsur logam dan nonlogam. Atom unsur logam cenderung
melepas elektron membentuk ion positif, dan atom unsur nonlogam
cenderung menangkap elektron membentuk ion negatif.
Contoh: NaCl, MgO, CaF2, Li2O, AlF3, dan lain-lain.
1. Na 􀀃􀁯 Na+ + e–
2, 8, 1 2, 8
Cl + e– 􀀃􀁯 Cl–
2, 8, 7 2, 8, 8
Na+ + Cl– 􀀃􀁯 NaCl
2. Mg 􀀃􀁯 Mg2+ + 2 e–
2, 8, 2 2, 8
O + 2 e– 􀀃􀁯 O2–
3, 6 2, 8
Mg2+ + O2– 􀀃􀁯 MgO
3. Ca 􀀃􀁯 Ca2+ + 2 e–
2, 8, 8, 2 2, 8, 8
2 F + 2 e– 􀀃􀁯 2 F–
2, 7 2, 8
Ca2+ + 2 F– 􀀃􀁯 CaF2
A. Ikatan Ion
20Ca
9F
9F
8
2
8
2 2
7
2 7
e–
e–
11Na 17Cl
1
8
2
7
8
2
e–
12Mg 8O
2
2
8 6
2
2 e–
46 KIMIA SMA Jilid 1
Li O
OMgO
Cl O
O O
OO
OO
OCO
O
O
Lambang titik elektron Lewis terdiri atas lambang unsur
dan titik-titik yang setiap titiknya menggambarkan satu elektron
valensi dari atom-atom unsur. Titik-titik elektron adalah
elektron terluarnya.
Tabel 3.1 Contoh-contoh lambang titik elektron lewis
Untuk membedakan asal elektron valensi penggunaan
tanda (O) boleh diganti dengan tanda (x), tetapi pada dasarnya
elektron mempunyai lambang titik Lewis yang mirip.
Lambang titik Lewis untuk logam transisi, lantanida, dan
aktinida tidak dapat dituliskan secara sederhana, karena
mempunyai kulit dalam yang tidak terisi penuh. Contoh
penggunaan lambang titik Lewis dalam ikatan ion sebagai
berikut.
3Li
3Li
8O
e–
e–
1
2
1
2
6
2
13Al
9F
9F
9F
e–
e–
e–
7
2
7
2
7
2
2
8
3
4. 2 Li 􀁯 2 Li+ + 2 e–
2, 1 2
O + 2 e– 􀁯 O2–
2, 6 􀁯 2, 8
2 Li+ + O2– 􀁯 Li2O
5. Al 􀁯 Al3+ + 3 e–
2, 8, 3 2, 8
3 F + 3 e– 􀁯 3 F–
2, 7 2, 8
Al3+ + 3 F– 􀁯 AlF3
Unsur Lambang titik Lewis
Li (2, 1)
Mg (2, 8, 2)
Cl (2, 8, 7)
C (2, 4)
Ikatan Kimia SMA Jilid 1 47
Ikatan kovalen terjadi karena pemakaian bersama
pasangan elektron oleh atom-atom yang berikatan. Pasangan
elektron yang dipakai bersama disebut pasangan elektron
ikatan (PEI) dan pasangan elektron valensi yang tidak terlibat
dalam pembentukan ikatan kovalen disebut pasangan
elektron bebas (PEB). Ikatan kovalen umumnya terjadi antara
atom-atom unsur nonlogam, bisa sejenis (contoh: H2, N2, O2,
Cl2, F2, Br2, I2) dan berbeda jenis (contoh: H2O, CO2, dan
lain-lain). Senyawa yang hanya mengandung ikatan kovalen
disebut senyawa kovalen.
Berdasarkan lambang titik Lewis dapat dibuat struktur
Lewis atau rumus Lewis. Struktur Lewis adalah penggambaran
ikatan kovalen yang menggunakan lambang titik Lewis di mana
PEI dinyatakan dengan satu garis atau sepasang titik yang
diletakkan di antara kedua atom dan PEB dinyatakan dengan
titik-titik pada masing-masing atom.
Contoh:
1. H2
H + H X O 􀁯 H H 􀁯 H 􀀐 H X
O
Lambang titik Lewis Struktur Lewis
2. H2O
Li + Cl O xx
x x
x x
x 􀁯 [Li]+[ Cl ] xx
x x
x x
x –
Sifat-sifat fisika senyawa ionik pada umumnya:
1. pada suhu kamar berwujud padat;
2. struktur kristalnya keras tapi rapuh;
3. mempunyai titik didih dan titik leleh tinggi;
4. larut dalam pelarut air tetapi tidak larut dalam pelarut organik;
5. tidak menghantarkan listrik pada fase padat, tetapi pada
fase cair (lelehan) dan larutannya menghantarkan listrik.
B. Ikatan Kovalen
HX+ 􀁯􀀃􀀃􀀃􀀃􀀃􀀃􀀃􀀃􀀃􀀃􀀃􀀃􀀃􀀃􀀃􀀃􀀃􀁯 H􀀐 O 􀀐 H 􀁯 H 􀀐 O􀀐 H
HX
OOO
O
OO
O O H H OX
OX
OO
OO
OO
OO
48 KIMIA SMA Jilid 1
Macam-macam ikatan kovalen:
1. Berdasarkan jumlah PEI-nya ikatan kovalen dibagi 3:
a. Ikatan kovalen tunggal
Ikatan kovalen tunggal yaitu ikatan kovalen yang memiliki
1 pasang PEI.
Contoh: H2, H2O (konfigurasi elektron H = 1; O = 2, 6)
atau H 􀀐 H H H X
O
H O H atau H 􀀐 O 􀀐 H
OO
OO
O OX
X
b. Ikatan kovalen rangkap dua
Ikatan kovalen rangkap 2 yaitu ikatan kovalen yang
memiliki 2 pasang PEI.
Contoh: O2, CO2 (konfigurasi elektron O = 2, 6; C = 2, 4)
O O
OO
OO
OO
X
X
X X
X X
atau O O
O C O
OO
OO
OO
OO
XX
X
X atau O C O
c. Ikatan kovalen rangkap tiga
Ikatan kovalen rangkap 3 yaitu ikatan kovalen yang
memiliki 3 pasang PEI.
Contoh: N2 (Konfigurasi elektron N = 2, 5)
XN N
X
X
XX
OOO
OO
atau N N
2. Berdasarkan kepolaran ikatan, ikatan kovalen dibagi 2:
a. Ikatan kovalen polar
Ikatan kovalen polar adalah ikatan kovalen yang PEInya
cenderung tertarik ke salah satu atom yang berikatan.
Kepolaran suatu ikatan kovalen ditentukan oleh
keelektronegatifan suatu unsur. Senyawa kovalen polar
biasanya terjadi antara atom-atom unsur yang beda
keelektronegatifannya besar, mempunyai bentuk molekul
asimetris, mempunyai momen dipol (􀀃􀁐􀀃= hasil kali
jumlah muatan dengan jaraknya) 􀁺 0.
Contoh:
1) HF
H – F
Keelektronegatifan 2,1; 4,0
Beda keelektronegatifan = 4,0 – 2,1 = 1,9
􀁐􀀃= q 􀁵 r = 1,91 Debye
(a)
r –q +q
Ikatan Kimia SMA Jilid 1 49
2) H2O
Keelektronegatifan 2,1; 3,5
Beda keelektronegatifan = 3,5 – 2,1 = 1,4
􀁐􀀃= q 􀁵 r = 1,85 Debye
3) NH3
Keelektronegatifan 2,1; 3,0
Beda keelektronegatifan
= 3,0 – 2,1 = 0,9
􀁐􀀃= q 􀁵 r = 1,47 Debye
b. Ikatan kovalen nonpolar
Ikatan kovalen nonpolar yaitu ikatan kovalen yang PEInya
tertarik sama kuat ke arah atom-atom yang berikatan.
Senyawa kovalen nonpolar terbentuk antara
atom-atom unsur yang mempunyai beda keelektronegatifan
nol atau mempunyai momen dipol = 0 (nol)
atau mempunyai bentuk molekul simetri.
Contoh:
1) H2
H – H
Keelektronegatifan H = 2,1 maka
Beda keelektronegatifan H2 = 0
􀁐􀀃= 0
Bentuk molekul simetri
2) CH4
H
H
H C H
Keelektronegatifan 2,1; 2,5
Beda keelektronegatifan = 2,5 – 2,1 = 0,4
􀁐􀀃= q 􀁵 r = 0
Bentuk molekul simetri
X M
X
X
X
X
M
(b)
X
X
M
X
X
109.5°
(c)
(d)
(e)
r
Gambar 3.2
a. momen dipol senyawa
polar (􀁐 􀁺 0)
d. momen dipol senyawa
nonpolar (􀁐 = 0)
b, c, dan e masing-masing
adalah bentuk molekul
H2O, NH3, dan CH4.
H
H
O
H –– N –– H
|H
50 KIMIA SMA Jilid 1
Percobaan
Uji kepolaran senyawa
1. Tujuan percobaan: menguji kepolaran senyawa
dengan medan listrik.
2. Alat dan bahan:
a. sisir plastik f. corong
b. kain wol g. gelas beker
c. buret h. air
d. statif i. larutan metana
e. klem
3. Cara kerja:
a. Pasang buret pada statif. Masukkan air pada
buret menggunakan corong.
b. Ambil sisir plastik. Gosok berkali-kali dengan kain
wol agar terjadi medan listrik. Kemudian letakkan
sisir dekat aliran air pada buret. Apa yang dapat
Anda amati?
c. Bagaimana jika aliran air diganti dengan CH4?
4. Hasil pengamatan:
5. Kesimpulan
a. Air termasuk senyawa yang bersifat ....
b. Metana termasuk senyawa yang bersifat ....
No. Larutan Pembelokan oleh
medan listrik
Kepolaran
senyawa
1
2
air
larutan
metana
........................
........................
....................
....................
3. Ikatan kovalen koordinasi
Ikatan kovalen koordinasi adalah ikatan kovalen yang PEInya
berasal dari salah satu atom yang berikatan.
Contoh:
NH4
+
NH3 + H+ 􀀃􀁯􀀃 NH4
+
Ikatan Kimia SMA Jilid 1 51
Ikatan logam adalah ikatan kimia yang terbentuk akibat
penggunaan bersama elektron-elektron valensi antaratomatom
logam. Contoh: logam besi, seng, dan perak.
Ikatan logam bukanlah ikatan ion atau ikatan kovalen.
Salah satu teori yang dikemukakan untuk menjelaskan ikatan
logam adalah teori lautan elektron.
Contoh terjadinya ikatan logam. Tempat kedudukan
elektron valensi dari suatu atom besi (Fe) dapat saling tumpang
tindih dengan tempat kedudukan elektron valensi dari
atom-atom Fe yang lain. Tumpang tindih antarelektron valensi
ini memungkinkan elektron valensi dari setiap atom Fe bergerak
bebas dalam ruang di antara ion-ion Fe+ membentuk
lautan elektron. Karena muatannya berlawanan (Fe2+ dan
2 e–), maka terjadi gaya tarik-menarik antara ion-ion Fe+ dan
elektron-elektron bebas ini. Akibatnya terbentuk ikatan yang
disebut ikatan logam.
Gambar 3.3 Struktur kovalen intan
Sumber: Kimia Dasar Konsepkonsep
Inti
+ H+ 􀁯 N
H
H
H X
O
OO
O
O X
X H+ 􀁯
H
H
H N H
􀂺􀂻􀂻􀂻 􀂼
􀂪􀂫􀂫􀂫 􀂬
+
Sifat-sifat fisis senyawa kovalen:
1. pada suhu kamar berwujud gas, cair (Br2), dan
ada yang padat (I2);
2. padatannya lunak dan tidak rapuh;
3. mempunyai titik didih dan titik leleh rendah;
4. larut dalam pelarut organik tapi tidak larut dalam
air;
5. umumnya tidak menghantarkan listrik.
Ikatan kovalen koordinasi
C. Ikatan Logam
H
H N
H
o x
o x
o o
x o
52 KIMIA SMA Jilid 1
1. Cara unsur mencapai kestabilan seperti gas mulia, yaitu:
a. dengan serah terima elektron;
b. pemakaian bersama pasangan elektron oleh atom-atom yang berikatan.
2. Macam-macam ikatan kimia:
a. Ikatan ion: ikatan yang terjadi karena serah terima elektron antaratom-atom
yang berikatan.
b. Ikatan kovalen: ikatan kimia yang terjadi karena pemakaian bersama
pasangan elektron ikatan oleh atom-atom yang berikatan.
c. Ikatan logam: ikatan yang terjadi karena gaya tarik-menarik yang kuat antara
ion positif logam dengan elektron-elektron valensi yang bergerak bebas.
3. Macam-macam ikatan kovalen:
a. Ikatan kovalen tunggal.
b. Ikatan kovalen rangkap 2.
c. Ikatan kovalen rangkap 3.
d. Ikatan kovalen polar.
e. Ikatan kovalen nonpolar.
f. Ikatan kovalen koordinasi.
4. Peta konsep ikatan kimia:
Adanya ikatan logam menyebabkan logam bersifat:
1. pada suhu kamar berwujud padat, kecuali Hg;
2. keras tapi lentur/dapat ditempa;
3. mempunyai titik didih dan titik leleh yang tinggi;
4. penghantar listrik dan panas yang baik;
5. mengilap.
Ikatan kimia
Ikatan ion Ikatan kovalen Ikatan logam
Ikatan
kovalen
polar
Ikatan
kovalen
tunggal
Ikatan
kovalen
rangkap 2
Ikatan
kovalen
rangkap 3
Ikatan
kovalen
nonpolar
Ikatan
kovalen
koordinasi
Ikatan Kimia SMA Jilid 1 53
A. Berilah tanda silang (X) pada huruf A, B, C, D, atau E
di depan jawaban yang tepat!
1. Untuk memperoleh susunan elektron yang stabil dapat
dilakukan dengan cara:
i. menangkap elektron menjadi ion positif
ii. serah terima elektron
iii. melepas elektron menjadi ion negatif
iv. penggunaan bersama pasangan elektron
Cara yang benar adalah ....
A. i dan ii D. ii dan iv
B. i dan iii E. iii dan iv
C. ii dan iii
2. Atom Na dengan nomor atom 11 dapat membentuk ion
....
A. +1 D. –1
B. +2 E. –2
C. +3
3. Untuk memperoleh susunan elektron yang stabil dapat
dilakukan dengan cara: Suatu unsur dengan nomor
atom 12 dapat membentuk ikatan ion dengan unsur
bernomor atom ....
A. 3 D. 18
B. 11 E. 20
C. 17
4. Unsur X dengan konfigurasi elektron 2, 8, 8, 1 dapat
membentuk ikatan ion dengan unsur yang konfigurasi
elektronnya ....
A. 2, 8, 1
B. 2, 8, 2
C. 2, 8, 7
D. 2, 8
E. 2
Uji Kompetensi
54 KIMIA SMA Jilid 1
5. Ikatan paling ionik dapat terbentuk antara pasangan
unsur ....
A. K dan F
B. Li dan C
C. Na dan Cl
D. Na dan Li
E. K dan Mg
6. Berikut sifat-sifat senyawa ionik, kecuali ....
A. larut dalam air
B. lunak dan rapuh
C. larutannya dapat menghantarkan listrik
E. lelehannya dapat menghantarkan listrik
E. titik leleh tinggi
7. Senyawa kovalen dapat terbentuk antara unsur-unsur
dengan nomor atom ....
A. 11 dengan 3
B. 8 dengan 11
C 8 dengan 16
D. 11 dengan 17
E. 12 dengan 8
8. Pasangan senyawa-senyawa berikut yang berikatan
kovalen adalah ....
A. Na2O dan MgCl2
B. Na2O dan H2O
C. H2O dan MgCl2
D. NH3 dan MgCl2
E. NH3 dan H2O
9. Diketahui konfigurasi beberapa unsur sebagai berikut:
P : 2
Q : 2, 4
R : 2, 8, 2
S : 2, 8, 7
T : 2, 8, 8, 1
Ikatan kovalen dapat terbentuk antara ....
A. P dan Q
B. P dan R
C. Q dan R
D. Q dan S
E. S dan T
Ikatan Kimia SMA Jilid 1 55
10. Pada molekul N2 jumlah PEI (pasangan elektron ikatan)
adalah ....
A. 1 D. 4
B. 2 E. 5
C. 3
11. Senyawa berikut yang mempunyai ikatan kovalen polar
adalah ....
A. CCl4 D. CO2
B. H2 E. CH4
C. NH3
12. Suatu molekul XY3 adalah polar dan mengikuti aturan
oktet, pernyataan berikut yang benar ....
A. X tidak mempunyai pasangan elektron bebas
B. X mempunyai sepasang elektron bebas
C. X mempunyai 2 pasang elektron bebas
D. X mempunyai 3 pasang elektron bebas
E. X mempunyai 4 pasang elektron terikat
13. Senyawa berikut yang mempunyai ikatan kovalen
koordinasi adalah ....
A. NH3 D. N2H4
B. CO2 E. HNO3
C. CH4
14. Yang berperan dalam ikatan logam adalah ....
A. proton
B. neutron
C. elektron
D. nukleon
E. elektron terdelokalisasi
15. Sifat-sifat logam berikut yang benar adalah ....
A. semua logam keras
B. pada suhu kamar berwujud cair
C. mempunyai titik leleh tinggi
D. semua dapat ditarik medan magnet
E. semua logam pada suhu kamar berwujud padat
16. Ikatan kovalen terdapat dalam senyawa ....
A. NaCl D. BaCl2
B. KCl E. AlCl2
C. HCl
56 KIMIA SMA Jilid 1
17. Dalam 1 molekul N2 jumlah pasangan elektron yang
digunakan adalah ... pasangan elektron.
A. enam D. tiga
B. lima E. dua
C. satu
18. Ikatan elektrovalen paling mudah terbentuk antara
unsur golongan ....
A. alkali dan alkali tanah
B. halogen dan alkali
C. halogen dan halogen
D. alkali tanah dan gas mulia
E. alkali dan alkali
19. Ion M2+ akan terbentuk jika atom M ....
A. menerima dua proton
B. menerima dua elektron
C. menerima dua neutron
D. melepas dua proton
E. melepas dua elektron
20. Peristiwa perpindahan elektron berlangsung pada pembentukan
senyawa ....
A. KCl D. H2O
B. HCl E. H2O3
C. NH3
21. Diketahui senyawa:
1) KCl 3) NaO2
2) NH3 4) CH4
Pasangan yang mempunyai ikatan kovalen adalah
senyawa nomor ....
A. 1, 2, dan 3 D. 1 dan 3
B. 1, 2, dan 4 E. 2, 3, dan 4
C. 2 dan 4
22. Ikatan kovalen akan terjadi bila ....
A. transfer elektron dari salah satu atom kepada atom
lain
B. sumbangan elektron dari dua atom yang dipakai
bersama
C. pemakaian bersama pasangan elektron dari salah
satu atom
D. gaya tarik antara awan elektron dan ion positif logam
E. muatan yang berlawanan dari dua atom
Ikatan Kimia SMA Jilid 1 57
23. Diketahui beberapa golongan:
1) IA
2) IIA
3) VIIA
4) VIIIA
Unsur yang mencapai susunan elektron stabil dengan
cara menerima elektron adalah golongan nomor ....
A. 1 dan 3 D. 3
B. 2 dan 4 E. 4
C. 1 dan 4
24. Kepolaran suatu senyawa kovalen tergantung dari ....
A. jumlah elektron pada atom pusat
B. selisih momen dipol di antara atom penyusun senyawa
C. gaya tarik antara atomnya
D. potensial antara dua atom
E. potensial ionisasi di antara dua atom penyusun
senyawa
25. Bentuk geometri molekul dari SF6 adalah ....
A. tetrahedron
B. trigonal piramidal
C. bentuk V
D. linear
E. oktahedron
26. Berikut ini yang bukan senyawa ion adalah ....
A. NaCl D. HCl
B. Kl E. MgO
C. MgCl
27. Molekul yang memiliki ikatan kovalen rangkap tiga
adalah ....
A. CO2 D. NH2
B. O2 E. N2
C. H2
28. Suatu senyawa diatom yang saling menggunakan sepasang
persekutuan elektron mempunyai ikatan ....
A. logam D. kovalen
B. elektrovalen E. hidrogen
C. ion
58 KIMIA SMA Jilid 1
29. Ikatan yang terdapat pada CCl4 adalah ikatan ....
A. kovalen
B. ion
C. hidrogen
D. kovalen polar
E. kovalen nonpolar
30. Kelompok berikut ini yang semuanya berikatan kovalen
adalah ....
A. KCl, HF, Cl2
B. CO2, CH4, KCl
C. NH3, KCl, H2O
D. F2, KCl, K2O
E. NaCl, MgCl2, CaF2
B. Jawablah soal-soal di bawah ini dengan singkat dan
tepat!
1. Bagaimanakah unsur-unsur berikut mencapai kestabilan?
a. 19K c. 8O
b. 12 Mg d. 17 Cl
2. Unsur 19 X dan 35 Y membentuk senyawa. Tentukan:
a. jenis ikatan yang terjadi;
b. rumus senyawa yang terbentuk!
3. Bandingkan kepolaran senyawa CCl4 dan NH3!
4. Buatlah struktur Lewis dari:
a. H2SO4;
b. HNO3!
5. Jelaskan dampak ikatan logam terhadap sifat fisis logam!