Ikatan Kimia & Larutan
Review
ATOMIC STRUCTURE
2 4
Atomic number the number of protons in an atom
Atomic mass the number of protons and neutrons in an atom
number of electrons = number of protons
ATOMIC STRUCTURE Electrons are arranged in Energy Levels or Shells around the nucleus of an atom. •
first shell
a maximum of 2 electrons
•
second shell
a maximum of 8 electrons
•
third shell
a maximum of 8 electrons
DOT & CROSS DIAGRAMS With Dot & Cross diagrams elements and compounds are represented by Dots or Crosses to show electrons, and circles to show the shells. For example; X
Nitrogen
X
X
N
XX
X
X
N
7
14
Periodic Table
Ikatan Kimia Ikatan Ikatan Primer ( antar atom )
Ikatan Sekunder ( antar molekul )
Ikatan Primer Ikatan ion. Ikatan antar atom yang paling mudah dijelaskan adalah ikatan ion yang terbentuk oleh adanya gaya tarik menarik antara muatan positif dan negatif. Ikatan kovalen. Ikatan primer lainnya yang kuat adalah ikatan kovalen, dimana elektron salin terbagi. Ikatan logam.Disamping ikatan ion dan ikatan kovalen, ada ikatan primer ketiga, yaitu ikatan logam. Model ikatan logam tidaklah semudah ikatan lainnya.
Ikatan ion Cl
17
Na
35
11 23
X X
X
X X
X
X
X X
Cl X
X X
X
X
X X
X
X X
X X Na X
X
X
X X
X
X
Ikatan Kovalen H X H
12
X X H
C
6
X X
X H
C X X
X
1 1
X H
Ikatan Sekunder Ikatan sekunder yang lebih lemah, merupakan ikatan inter atom, yang dikelompokkan sebagai gaya van der waals, meski sebenarnya terdapat berbagai mekanisme yang berbeda. Dalam pengetahuan mengenai bahan kadang‐kadang gaya Van Der Walls diabaikan saja kecuali bila merupakan ikatan satu‐ satunya. Gejala tarik menarik yang lemah ini dapat dilihat pada tabel 2 berikut. Ternyata bahwa gas‐gas ini memenuhi persyaratan valensi dengan adanya ikatan kovalen dalam molekul. Kondensasi molekul sederhana ini terjadi bila energi getaran termal mengecil sehingga gaya Van Der Walls menjadi cukup berarti,
Tabel 2. Titik cair dan titik didih gas A. Gas Mulia Gas He Ne Ar Kr
Titik Cair oK 0,96 24,5 84 116
B.Molekul sederhana Titik didih oK 4,25 27 87,5 120
Molekul H2 N2 O2 CH4
Titik cair oK 14,02 63 55 88
Titik didh oK 21 78 90 145 dst.
Faktor Yang Mempengaruhi Ikatan • Jarak antar atom Ada dua faktor utama yaitu, jarak inter atomik dan sela merupakan faktor yang sangat penting, oleh karena itu perlu dibahas secara lebih rinci gaya tarik – menarik antar atom, karena hal ini sangat mengikat, namun timbul suatu pertanyaan yang sangat mendasar, apakah sebenarnya yang menghalangi merapatnya atom‐atom tersebut. Dari gambar‐gambar dan penjelasan terdahulu diketahui bahwa disekitar inti atom terdapat ruang kosong. Ruang ksosng yang dimaksudkan diatas adalah ruang diantara atom‐atom yang ditimbulkan oleh gaya tolak antar atom disamping gaya tari menarik antar atom. Gaya tolak‐menolak disebabkan oleh jarak yang sangat dekat antar dua atom sehingga terlalu banyak elektron menempati lokasi interaksi. Jarak seimbang tercapai bila gaya tarik menarik dan gaya tolak menolak sama besar.
Faktor Yang Mempengaruhi Ikatan • Gaya Coulomb. Gaya Coulomb Fc antara dua titik muatan sebanding dengan besar kedua muatan Z1q dan Z2q dan jarak antara kedua muatan tersebut tadi, a1‐2n : Fc = ‐ ko(Z1q)(Z2q)/a21‐2
(2‐1)
Dimana Z adalah valensi (+ dan ‐ ) dan q = 0,16 x 10‐18 Coulomb. Konstantan ko = 9 x 109 V.m/C karena ko = 1/4o.
Faktor Yang Mempengaruhi Ikatan • Gaya tolak menolak elektron. Gaya tolak menolak antara medan elektron dua atom atau ion juga merupakan fungsi kebalikan jarak, tetapi dengan pangkat yang lebih tinggi. (2‐2) Baik b maupun n merupakan konstanta empiris, untuk bahan padat ionik n kira‐kira sama dengan 9. Pada jarak yang lebih besar dari dari jarak pemisah atom, gaya tarik menarik lebih dominan.
Faktor Yang Mempengaruhi Ikatan • Energi ikatan Jumlah kedua gaya yang telah dibicarakan diatas, menjadi dasar untuk pembahasan energi ikatan, karena energi sama dengan gaya kali jarak, maka : (2‐4) Jarak antara atom tak terhingga ditetapkan sebagai energi referensi, Ea = = 0. Bila atom saling mendekati, energi yang dibebaskan adalah sama dengan daerah warnah hitam pada gambar A. Perhatikan bahwa pada 0 – a’, dimana F = 0 = dE/da terdapat energi minimum karena energi harus ditambah untuk memanfatkan atom. Kedalaman sumur energi ini Ea = ‐ Emin adalah energi ikatan karena energi sejumlah inilah akan dibebaskan (‐) bila dua buah atom didekatkan (pada 0oK)
Gambar A. Panjang ikatan. Jarak antara dua atom dengan energi minimum disebut juga panjang ikatan besarnya sama dengan jumlah kedua jari‐jari. A Dalam logam murni, B Benda padat ionik.
Gambar B. Jarak antar atom : a. Jarak keseimbangan 0‐a’ adalah jarak dimana gaya tarik menarik seimbang dengan gaya tolak menolak. B. Enersi potensil terendah bila 0‐ a” adalah jarak interatomik. Pada gambar tersebut jarak o – a’ didapat bila : Fc + FR = 0
Diperlukan gaya tegangan untuk mengatasi gaya yang dominan bila jarak atom akan diperbesar. Sebaliknya, gaya tekan diperlukan untuk menempatkan atom untuk mengatasi gaya tolak menolak elektron yang meningkat dengan cepat. Jarak keseimbangan adalah jarak yang spesifik untuk pasangan atom atau ion tertentu. Besarnya dapat ditentukan sampai dengan beberapa bilangan bermakna dengan difraksi sinar X. Jarak keseimbangan antara dua atom yang berdekatan dapat dianggap sama dengan jumlah jari‐jarinya (lihat gambar C). Dalam besi jarak rata‐rata antara pusat atom adalah 0,2482 nm (atau 2,482 A) pada suhu ruang. Karena kedua atom sama, jari‐ jari atom besi adalah 0,1241 nm.
Gambar C. Ukuran atom dan ion (skematik)
Beberapa faktor dapat merubah jarak antar pusat atom, yang pertama adalah suhu. Setiap peningkatan energi diatas minimum (lihat gambar C) akan meningkatkan jarak rata‐rata karena lengking energi asimetris. Peningkatan jarak rata‐rata antara atom merupakan sebab terjadinya pemuaian panas bahan. Valensi ion juga berpengaruh atas jarak atom. Ion besi (Fe+2) mempunyai jari – jari 0,074 nm, yang lebih kecil dari atom besi metalik.
