Ion Dan Jenis-Jenis Ikatan Kimia

Ion adalah atom atau sekumpulan atom yang bermuatan listrik. Ion terbentuk apabila atom melepaskan atau menerima satu atau lebih elektron untuk membentuk kulit terluar. Proses pembentukan ion disebut ionisasi.

Ion terbagi menjadi dua, yaitu kation (ion bermuatan positif) dan anion (ion bermuatan negatif). Kation terbentuk karena adanya perpindahan elektron dari suatu atom ke atom lainnya yang sering disebut dengan energi ionisasi. Anion terbentuk karena adanya penambahan elektron dalam atom tersebut yang sering disebut dengan afinitas elektron.

Ion dapat menjadi kation karena tertarik ke katode. Ion dapat menjadi anion karena tertarik ke anode.

Pada katode, arus listrik mengalir keluar dan gerakan elektron akan masuk ke dalam kutub ini.

Pada anode, arus listrik mengalir ke dalam dan gerakan elektron akan keluar dari kutub ini.

Kecenderungan Jari-Jari Ion

- Kation memiliki jari-jari lebih kecil daripada atom netral.

- Anion memiliki jari-jari lebih besar daripada atom netral.

Penulisan simbol kation selalu disertai tanda plus, sedangkan simbol anion disertai dengan tanda minus. Di depan tanda plus atau pun minus dicantumkan jumlah elektron valensinya.

Contoh : Unsur magnesium memiliki dua elektron valensi. Karena magnesium adalah jenis unsur logam, maka magnesium termasuk kation. Penulisannya pun menjadi Mg²⁺. Sedangkan anion, biasanya adalah unsur non logam.

Ketika sebuah atom netral melepas satu elektron dari kulit terluar, maka jumlah kulit atomnya akan berkurang, sehingga jari-jari ion menjadi lebih kecil dibandingkan jari-jari atom netralnya. Sebaliknya, ketika sebuah atom netral menerima satu elektron, maka jari-jari ion akan menjadi lebih besar dibandingkan jari-jari atom netralnya.

Unsur-unsur dalam golongan gas mulia atau VIIIA merupakan unsur-unsur yang paling stabil. Tetapi, golongan gas mulia sangat tidak reaktif karena tingkat energi pada kulit terluarnya telah terisi penuh. Dengan kata lain, golongan gas mulia tidak akan kehilangan ataupun mendapatkan elektron.

Cara Menghitung Jumlah Proton, Elektron Dan Neutron Dari Muatan Ion.

Jumlah proton (p) = nomor atom

Jumlah elektron (e) = nomor atom – jumlah muatan

Jumlah neutron (n) = massa atom - nomor atom

Contoh :

Berapa jumlah proton, elektron dan neutron dari ion Mg²⁺. Magnesium memiliki nomor atom 12 dan massa atom 24.

Jumlah proton magnesium = 12

Jumlah elektron magnesium = 12-2 = 10

Jumlah neutron magnesium = 24-12 = 12

Catatan : jumlah muatan didapat dari nilai kation/anion pada atom. Jika terdapat atom F^-, maka jumlah muatannya adalah -1.

Hukum Duplet Dan Hukum Oktet

Hukum duplet berbunyi “ Unsur akan mendapatkan atau kehilangan elektron utuk mencapai keadaan penuh dua”. Hukum duplet hanya berlaku pada atom hidrogen.

Atom hidrogen dapat kehilangan satu elektron dan membentuk ion H⁺, tetapi juga dapat menerima satu elektron dan membentuk ion Hidrida (H^-). Atom hidrogen dapat menerima satu elektron dari logam-logam yang elektropositif, seperti golongan alkali dan alkali tanah. Selain itu, atom hidrogen juga dapat membentuk pasangan elektron sebagai ikatan kovalen tunggal, baik dengan atom H sendiri, maupun atom non logam.

Hukum oktet berbunyi “ Unsur akan mendapatkan atau kehilangan elektron utuk mencapai keadaan penuh delapan”.

Pada golongan gas mulia, helium yang termasuk unsur yang bersifat duplet. Sedangkan, unsur-unsur lainnya seperti neon, argon, xenon, kripton dan radon termasuk unsur yang bersifat oktet.

2.

Pengecualian Dan Kegagalan Hukum Oktet

Pada umumnya, unsur transisi dan unsur postransisi tidak memenuhi aturan oktet. Seluruh unsur yang terdapat pada golongan 3-12 atau IB – VIIIB adalah unsur transisi/logam transisi. Unsur postransisi adalah unsur logam setelah unsur transisi, seperti Ga, Sn dan Bi.

Pengecualian dan kegagalan hukum oktet terbagi menjadi tiga kelompok, yaitu :

- Senyawa tidak mencapai aturan oktet

Senyawa dengan atom yang memiliki elektron valensi kurang dari 4, sehingga meskipun semua elektron valensinya telah dipasangkan tetap tidak memenuhi aturan oktet.

- Senyawa dengan jumlah elektron valensi ganjil

Contoh : pada nitrogen oksida (NO) yang terdiri dari unsur nitrogen dan oksigen. Elektron valensi dari nitrogen adalah 5, sedangkan oksigen adalah 6. Jika nitrogen melepas satu elektronnya, tetap saja tidak mencapai aturan oktet. Begitupun dengan oksigen yang menerima satu elektron, tetap tidak mencapai aturan oktet.

- Senyawa yang melampaui aturan oktet

Kelompok senyawa ini disebut juga senyawa dengan oktet yang diperluas. Oktet yang diperluas diperlukan pada unsur-unsur dalam periode 3 ke atas.

Contoh : Sulfur heksafluorida (SF₆) yang terdiri dari unsur belerang (S) dan fluor (F). Elektron valensi dari unsur S adalah 6, sedangkan unsur fluor adalah 7. Keenam elektron valensi dari unsur S dalam molekul SF₆ digunakan untuk membentuk satu ikatan kovalen dengan unsur F, sehingga terdapat 12 elektron di sekitar atom S. Maksudnya, 6 elektron valensi unsur S ditambah 6 elektron dari pembentukan senyawa sulfur heksafluorida.

Struktur Lewis

Struktur Lewis adalah diagram yang menunjukkan ikatan antara atom-atom suatu molekul dengan pasangan elektron sunyi dalam molekul tersebut. Pasangan elektron sunyi ditemukan pada kulit terluar suatu atom. Dikatakan sebagai pasangan sunyi karena dua elektron yang berpasangan tidak digunakan dalam ikatan kimia.

Struktur Lewis digunakan untuk mengetahui penggunaan elektron bersama pada satu ikatan. Bentuk struktur Lewis biasanya digambarkan dengan simbol atom yang dikelilingi elektron valensi. Setiap sisi simbol atom maksimal hanya terdapat dua elektron.

Ikatan Kimia

Ikatan kimia terbagi tiga, yaitu :

- Ikatan ion

Ikatan ion adalah ikatan yang terbentuk karena adanya gaya elektrostatis (gaya tarik-menarik) antara ion bermuatan positif/kation (yang melepas elektron) dan ion bermuatan negatif/anion (yang menangkap elektron). Ikatan ion disebut juga ikatan elektrovalen.

Ikatan ion terjadi antara unsur logam dan non logam. Unsur logam berperan sebagai kation, sedangkan unsur non logam berperan sebagai anion. Masing-masing atom dalam ikatan ion berusaha untuk mencapai kestabilan. Masing-masing atom dikatakan telah mencapai kestabilan jika sudah memiliki 8 elektron sesuai dengan hukum oktet.

Awalnya, setiap atom adalah atom netral. Sebuah atom dikatakan bermuatan positif karena memiliki jumlah proton yang lebih banyak daripada jumlah elektronnya. Sedangkan, sebuah atom dikatakan bermuatan negatif karena memiliki jumlah elektron yang lebih banyak daripada jumlah protonnya.

Dalam penulisan penamaan ikatan ion, nama unsur logam lebih dulu ditulis sebelum unsur non logam. Umumnya, ikatan ion bersifat mudah larut dalam air dan pelarut organik lainnya. Selain itu, ikatan ion juga bersifat sebagai konduktor listrik dalam larutan. Ikatan ion cenderung membentuk kristal solid dengan titik leleh yang tinggi.

Senyawa yang memiliki ikatan ion disebut garam. Setiap senyawa garam membentuk pola berulang dan teratur yang disebut struktur kristalin. Tetapi, setiap jenis senyawa garam berbeda memiliki struktur kristalin yang berbeda.

Contoh :

Pada proses pembentukan garam NaCl (natrium klorida).

Natrium klorida terdiri dari unsur natrium dan unsur klor. Masing-masing memiliki konfigurasi elektron sebagai berikut :

Natrium 2 8 1

Klor        2 8 7

Untuk mencapai kestabilan masing-masing, atom natrium akan melepas satu elektron dan atom klor akan menerima satu elektron dari atom natrium. Sehingga, konfigurasi elektron masing-masing atom menjadi

Natrium 2 8

Klor        2 8

Suatu atom dikatakan mencapai kestabilan adalah ketika kulit terluar atom telah terisi penuh dengan jumlah maksimum elektron yang dapat ditampung pada kulit terluar. Kulit terluar masing-masing atom tergantung dari konfigurasi elektronnya.

Dalam pembentukan NaCl, ukuran natrium menjadi lebih kecil karena kehilangan satu elektron, sedangkan ukuran klor menjadi lebih besar karena bertambah satu elektron. Hal ini yang mendasari mengapa kation selalu berukuran lebih kecil daripada ukuran sebelumnya, sedangkan anion cenderung menjadi lebih besar daripada ukuran sebelumnya.

Jadi, ditetapkan bahwa natrium menjadi bermuatan positif (Na⁺), sedangkan klor menjadi bermuatan negatif (Cl^-).

- Ikatan Kovalen

Ikatan kovalen terbagi menjadi empat jenis, yaitu :

a. Ikatan Kovalen Tunggal

Ikatan kovalen tunggal adalah ikatan yang terjadi karena pemakaian satu pasang elektron secara bersama oleh dua atom yang berikatan. Ikatan kovalen dapat digambarkan dengan struktur Lewis. Ikatan kovalen terjadi karena ketidakmampuan salah satu atom yang berikatan untuk melepas elektron. Masing-masing atom yang berikatan memiliki elektron tunggal pada kulit terluarnya.

Pada ikatan kovalen, kedua orbital dari atom yang berikatan akan saling tumpang-tindih, sehingga elektron dapat saling berpasangan dan digunakan bersama-sama. Ikatan kovalen terbentuk oleh sesama atom non logam. Atom non logam memang cenderung bersifat menerima elektron.

Contoh :

Pada pembentukan molekul Br₂. Molekul Br₂ terdiri dari dua atom bromin yang saling berikatan. Masing-masing atom bromin memiliki 7 elektron valensi. Agar kedua atom bromin dapat membentuk molekul Br₂, masing-masing saling meminjamkan satu elektron. Dapat digambarkan dengan struktur Lewis sebagai berikut :

Atau

Pada proses pembentukan molekul HCl (hidrogen klorida).

Hidrogen klorida terdiri dari atom hidrogen dan atom klor. Atom hidrogen memiliki 1 elektron valensi, sedangkan atom klor memiliki 7 elektron valensi. Atom hidrogen memerlukan 1 elektron valensi lagi untuk mencapai kestabilan sesuai hukum duplet, sedangkan atom klor memerlukan 1 elektron valensi lagi untuk mencapai kestabilan sesuai hukum oktet.

b. Ikatan Kovalen Rangkap Dua

Ikatan kovalen rangkap dua adalah ikatan yang terjadi karena pemakaian dua pasang elektron (4 elektron) secara bersama oleh dua atom yang berikatan.

Contoh :

Pada pembentukan O₂ dan CO₂. Atom O memiliki 6 elektron valensi, sedangkan atom C memiliki 4 elektron valensi.

Pada molekul O₂ untuk mencapai kestabilan, masing-masing atom O memerlukan 2 elektron, sehingga terbentuk ikatan kovalen rangkap dua dengan pemakaian dua pasang elektron.

Pada molekul CO₂ untuk mencapai kestabilan, atom C memerlukan 4 elektron, sedangkan atom O hanya memerlukan 2 elektron. Struktur Lewis untuk molekul CO₂ dapat digambarkan sebagai berikut :

 

c. Ikatan Kovalen Rangkap Tiga

Ikatan kovalen rangkap tiga adalah ikatan yang terjadi karena pemakaian tiga pasang elektron (6 elektron) secara bersama oleh dua atom yang berikatan.

Contoh :

Pada pembentukan molekul N₂ yang terdiri atas 2 atom N. Atom N memiliki 5 elektron valensi, sehingga masing-masing atom memerlukan 3 elektron untuk mencapai kestabilan.

Atau pada pembentukan molekul P₂ yang juga memiliki 5 elektron valensi pada masing-masing atom P.

d. Ikatan Kovalen Koordinasi

Ikatan kovalen koordinasi  adalah ikatan yang terbentuk apabila pasangan elektron yang digunakan bersama hanya berasal dari salah satu atom saja. Untuk membentuk ikatan kovalen koordinasi, salah satu atom harus memiliki pasangan elektron bebas, sedangkan atom lainnya harus memiliki orbital kosong. Ikatan kovalen koordinasi disebut juga ikatan datif/semipola.

Contoh :

Pada pembentukan SO₃ atau H₂SO₄.

Molekul SO₃  terdiri dari satu atom S dan tiga atom O. Atom S dan atom O sama-sama memiliki 6 elektron valensi. Untuk mencapai kestabilan, masing-masing memerlukan dua elektron.

Struktur Lewis dari SO₃ dapat digambarkan sebagai berikut :

Pada gambar tersebut terlihat bahwa salah satu atom O meminjamkan 2 elektronnya untuk atom S, sedangkan atom S meminjamkan 2 elektronnya untuk atom O masing-masing.

Senyawa H₂SO₄ yang terdiri dari dua atom H, satu atom S dan empat atom O. Atom H memiliki 1 elektron valensi, atom S memiliki 6 elektron valensi dan atom O memiliki 6 elektron valensi. Untuk mencapai kestabilan atom H memerlukan 1 elektron pada masing-masing atomnya. Sedangkan atom S memerlukan 2 elektron. Begitupun dengan atom O yang memerlukan 2 elektron pada masing-masing elektronnya.

Struktur Lewis dari H₂SO₄ dapat digambarkan sebagai berikut :

Sebenarnya, penggambaran struktur Lewis dapat dengan bentuk apa saja. Yang terpenting gambar tersebut bisa menerangkan bahwa setiap atom telah stabil sesuai hukum duplet dan hukum oktet.

- Ikatan Logam

Ikatan logam adalah ikatan yang terbentuk karena adanya penggunaan bersama elektron-elektron antara atom-atom logam. Ikatan logam terbentuk karena inti bermuatan positif yang memiliki energi ionisasi yang rendah, sehingga elektron valensi dapat bergerak bebas di luar penagruh inti.

Selain itu, logam memiliki banyak orbital kosong, sehingga elektron valensi logam lebih rendah daripada orbital valensi logam/subkulit terluar logam. Gaya tarik-menarik antara atom-atom logam cukup kuat, sehingga atom-atom logam memiliki titik didih dan titik leleh yang tinggi.

Kekuatan ikatan logam dipengaruhi oleh jari-jari atom dan jumlah elektron valensi. Jika jari-jari atom semakin besar, maka ikatan logam semakin lemah. Jika jumlah elektron valensi cukup banyak, maka ikatan logam semakin kuat.

Atom-atom logam hanya mengandung 1-3 elektron valensi, sehingga tidak dapat membentuk ikatan kovalen. Selain itu, ikatan kovalen dikenal sebagai penghantar listrik yang buruk dan umumnya berupa cairan. Hal itu bertolak belakang dengan sifat logam sebagai penghantar listrik yang kuat.

Contoh :

Ada beberapa elektron valensi dari atom-atom logam yang semuanya bergabung membentuk larutan elektron yang bergerak bebas dalam kisi kristal logam. Elektron-elektron yang bergerak bebas tersebut akan membentuk ikatan terhadap ion bermuatan positif. Oleh sebab itu, ikatan logam tidak mudah rusak apabila ditempa.

e. Ikatan Kovalen Polar Dan Ikatan Kovalen Non Polar

Hal yang membedakan antara ikatan kovalen polar dan ikatan kovalen non polar adalah sifat keelektronegativitas atom-atom yang berikatan.

Jika suatu atom memiliki elektronegativitas lebih kuat daripada atom pasangannya, sehingga elektron akan tertarik ke atom dengan elektronegativitas yang lebih kuat tersebut, maka termasuk ikatan kovalen polar. Atau jika senyawa memiliki muatan parsial positif dan negatif, sehingga terjadi pengutuban.

Jika atom-atom yang berikatan memiliki sifat keelektronegativitas yang sama, sehingga gaya tarik-menarik antara atom-atom sama kuat, maka termasuk ikatan kovalen non polar.

Umumnya, beda keelektronegativitas antara atom-atom untuk membentuk ikatan kovalen non polar adalah sekitar 0,0 – 0,2. Jika beda keelektronegativitas antara atom-atom mencapai 0,3 – 1,4, maka termasuk ikatan kovalen polar. Tetapi, jika beda keelektronegativitas suatu atom lebih dari 1,4, maka sudah termasuk dalam ikatan ion.

Senyawa kovalen non polar mempunyai momen dipol (µ) = 0 atau mempunyai bentuk molekul simetris, sedangkan senyawa kovalen polar mempunyai momen dipol > 0 atau ≠ 0 atau mempunyai bentuk molekul asimetris. Bentuk molekul yang asimetris menyebabkan terjadinya pengutuban muatan. Semakin besar momen dipol, maka semakin polar senyawa tersebut.

Pada molekul yang hanya memiliki satu atom yang sama, umumnya adalah ikatan kovalen non polar. Contoh H₂ atau O₂. Sebab sudah pasti nilai momen dipolnya = 0.

Atau dapat diketahui dengan rumus momen dipol sebagai berikut:

µ = Q x r

Keterangan :

µ = momen dipol. Satuannya adalah Deybe (D)

Q = selisih muatan. Satuannya adalah C

r = jarak antara muatan positif dan negatif. Satuannya adalah m

Diketahui jika 1D =3,33 x 10^-30 C.m

Berikut tabel momen dipol dari beberapa molekul :

Molekul	Momen Dipol
CO2	0,112
NO	0,159
HI	0,448
ClF	0,888
HBr	0,828
HCl	1,109
HF	1,827
NH3	1,49
CH4	0,00
H20	1,85
SO2	2,62
BCl3	0,00