Elektron valensi adalah elektron terluar dr suatu atom. Elektron valensi adalah elektron yang berpartisipasi pada ikatan kimia.
Teori Ikatan Ikatan Kimia I: Ikatan Kovalen Presentasi Powerpoint Pengajar oleh Penerbit ERLANGGA Divisi Perguruan Tinggi 2010 dimodifikasi oleh Dr. Indriana Kartini
Golongan Unsur
Konfigurasi e-
1A
ns1
# e- valensi 1
2A
ns2
2
3A
ns2np1
3
4A
ns2np2
4
5A
ns2np3
5
6A
ns2np4
6
7A
ns2np5
7 9.1
Ikatan Ionik Li + F 1s22s1
1s22s22p5
e- + Li+ +
Li+ F 1s2 1s22s22p6 [He] [Ne]
Li
Li+ + e-
F
F -
F -
Li+ F -
9.1
9.2
Siklus Born-Haber untuk Menentukan Energi Elektrostatik
Energi Elektrostatik Energy Elektrostatik (E) merupakan energi yang dibutuhkan untuk sepenuhnya memisahkan satu mol senyawa ionik padat menjadi ion-ion gas. E=k
Q+Qr
Q+ adalah muatan dari kation Q- adalah muatan dari anion r merupakan jarak antara ion
Energi statik (E) meningkat jika Q meningkat dan/atau jika r turun.
senyawa MgF2 MgO LiF LiCl
Energi elektrostatik 2.957 Q= +2,-1 3.938 Q= +2,-2 1.036 r F < r Cl 853
9.3
o = ∆Ho1 + ∆Ho2 + ∆Ho3 + ∆Ho4 + ∆Ho5 ∆Hoverall
9.3
1
Kimia dalam Kehidupan: Sodium Klorida
Tambang Garam
Penguapan air oleh Matahari menjadi Garam
9.3
9.3
Struktur Lewis air
Ikatan kovalen adalah ikatan yang terbentuk karena pemakaian bersama dua elektron oleh dua atom.
H +
O +
H
Kenapa dua atom berbagi elektron? +
F 7e-
Ikatan kovalen tunggal
H O H
atau H
O
H
- -2e2e8e
Ikatan ganda – dua atom menggunakan dua atau lebih pasangan elektron bersama-sama.
F
F F
7e-
8e- 8eO C O
Struktur Lewis untuk F2
atau
O
O
C
Ikatan ganda
8e- 8e- 8e-
Ikatan ganda Ikatan kovalen tunggal
Pasangan elektron bebas
F F
Pasangan elektron bebas
F
F
Ikatan kovalen tunggal
Pasangan elektron bebas
Pasangan elektron bebas
Ikatan rangkap tiga – dua atom menggunakan bersama tiga pasang elektron. N N 8e-8e-
9.4
Ikatan rangkap tiga
atau
N
N
Ikatan rangkap tiga
9.4
Panjang Ikatan Kovalen Tipe Ikatan
Panjang Ikatan (pm)
C-C
154
C=C
133
C≡C
120
C-N
143
C=N
138
C≡N
116
Panjang Ikatan Ikatan Rangkap Tiga < Ikatan Ganda < Ikatan Tungal
9.4
9.4
2
Ikatan kovalen polar atau ikatan polar dimana elektron-elektron menghabiskan lebih banyak waktunya untuk berada di dekat salah satu atom.
Keelektronegatifan adalah kemampuan suatu atom untuk menarik elektron dalam ikatan kimia. Afinitas Eletron - terukur, Cl tertinggi
Daerah miskin elektron
Daerah kaya elektron
X (g) + e-
F
H
X-(g)
e- miskin e- kaya
H δ+
Keelektronegatifan - relatif, F tertinggi
F δ-
9.5
9.5
9.5
9.5
Klasifikasi ikatan berdasarkan perbedaan keelektronegatifan Perbedaan
Tipe Ikatan
0
Kovalen
≥2 0 < dan <2
Ionik Kovalen Polar
Tentukan apakah ikatan berikut adalah ionik, kovalen polar, Atau kovalen: Ikatan pada CsCl; ikatan pada H2S; dan Ikatan NN pada H2NNH2. Cs – 0,7
Cl – 3,0
3,0 – 0,7 = 2,3
Ionik
H – 2,1
S – 2,5
2,5 – 2,1 = 0,4
Kovalen Polar
N – 3,0
N – 3,0
3,0 – 3,0 = 0
Kovalen
Meningkatnya perbedaan keelektronegatifan Kovalent berbagi e-
Kovalen Polar transfer sebagian e-
Ionik transfer e-
9.5
9.5
3
Penulisan Struktur Lewis
Tuliskan Struktur Lewisdari nitrogen trifluorida (NF3). Tahap 1 – N kurang elektronegatif dibanding F, tempatkan N di pusat
1. Tulis kerangka struktur dari senyawa bersangkutan, yg terdiri dari lambang kimia atom2 yg terlibat dan menempatkan atom2 yg berikatan secara berdekatan satu dg yg lain.
Tahap 2 – Hitung elektron valensi N - 5 (2s22p3) dan F - 7 (2s22p5) 5 + (3 x 7) = 26 elektron valensi Tahap 3 – Gambar ikatan tunggal antara atom N dan F dan lengkapi oktet pada atom N dan F.
2. Hitunglah total elektron valensi daris emua atom yg terlibat. Tambahkan 1 untuk tiap muatan negatif. Kurangkan 1 untuk tiap muatan positif.
Tahap 4 - Periksa, apakah # e- pd struktur sebanding dengan jumlah valensi e- ? 3 ikatan tunggal (3x2) + 10 pasangan bebas (10x2) = 26 elektron valensi
3. Lengkapi oktet dari semua atom yang terikat pada atom pusat kecuali hidrogen.
F
4. Jika aturan oktet belum tercapai pada atom pusat, gunakan pasangan elektron bebas dari atom-atom disekitarnya untuk menambahkan ikatan rangkap dua atau tiga di antara atom pusat dan atom di sekitarnya sampai aturan terpenuhi. 9.6
Tulis struktur Lewis dari ion karbonat ion (CO32-).
N
F
F 9.6
Dua kerangka struktur yg mungkin dr formaldehida (CH2O)
Tahap 1 – C kurang elektronegatif dari O, tempatkan C di pusat Tahap 2 – Jumlahkan elektron valensi C - 4 (2s22p2) dan O - 6 (2s22p4) -2 muatan – 2e4 + (3 x 6) + 2 = 24 elektron valensi Tahap 3 – Gambar ikatan tunggal atom C dan O dan lengkapi oktet pada atom C dan O. Tahap 4 - Periksa, apakah # dr e- pd struktur sebanding dg jumlah e- valensi? 3 ikatan tunggal (3x2) + 10 pasangan bebas (10x2) = 26 elektron valensi Tahap 5 - terlalu banyak elektron, buat ikatan ganda dan cek ulang # e-
O
C
O
H
C
O
H
H
O
Muatan Formal adalah jumlah elektron valensi dalam atom bebas dikurangi jumlah elektron yang dimiliki oleh atom tersebut di dalam struktur Lewis. Muatan formal suatu atom pd Struktur Lewis
total jml elektron
-
= valensi pd atom bebas
2 ikatan tunggal (2x2) = 4 1 ikatan ganda = 4 8 ps. bebas (8x2) = 16 Total = 24
C
H
total jumlah elektron tdk berikatan
-
1 2
(
total jumlah ikatan elektron
Jumlah muatan formal dari atom dalam molekul atau ion harus sebanding dg muatan pada molekul atau ion tsb.
O 9.6
H
-1
+1
C
O
Muatan formal pd atom dlm struktur Lewis
H
C – 4 eO – 6 e2H – 2x1 e12 e-
total jumlah elektron
= valensi pd
atom bebas
-
2 ikatan tunggal (2x2) = 4 1 ikatan ganda = 4 2 ps. bebas (2x2) = 4 Total = 12
total jumlah elektron yg tdk terikat
-
1 2
)
(
total jumlah ikatan elektron
)
9.7
H H
0 C
muatan formal pd atom dlm struktur Lewis
0 O
C – 4 eO – 6 e2H – 2x1 e12 etotal jumlah elektron
= valensi pada atom bebas
-
total jumlah elektron yg tdk terikat
muatan formal pd C
= 4 -2 -½ x 6 = -1
Muatan formal pd C
= 4 - 0 -½ x 8 = 0
muatan formal pd O
= 6 -2 -½ x 6 = +1
Muatan formal pd O
= 6 -4 -½ x 4 = 0
9.7
2 ikatan tunggal (2x2) = 4 1 ikatan ganda = 4 2 ps. bebas (2x2) = 4 Total = 12
-
1 2
(
total jumlah ikatan elektron
)
9.7
4
Muatan Formal dan Struktur Lewis
Struktur resonansi adalah salah satu dari dua atau lebih struktur Lewis untuk satu molekul yang tidka dapat dinyatakan secara tepat dengan hanya menggunakan satu struktur Lewis.
1. Pada molekul netral, struktur Lewis tanpa muatan formal lebih disukai dari struktur dengan muatan formal. 2. Struktur Lewis dengan muatan formal yang besar kurang disukai daripada struktur dengan muatan formal yg kecil.
O
3. Diantara struktur Lewis dengan distribusi muatan formal yang serupa, struktur yang paling disukai adlah struktur yang muatan negatifnya berada pada atom yang lebih elektronegatif.
O
+
-
O
O
+
O
O
Apakah struktur resonansi dari ion karbonat (CO32-)?
Yang manakah struktur Lewis bagi CH2O?
H
-1
+1
C
O
H H
H
0 C
-
0 O
O
C
O
-
O
C
O
O
9.7
Pengecualian Aturan Oktet
O
-
-
O
C O
-
O -
9.8
Pengecualian Aturan Oktet
Oktet Taklengkap
Molekul Berelektron Ganjil Be – 2e2H – 2x1e4e-
BeH2
H
Be
H
NO
N – 5eO – 6e11e-
N
O
Oktet yang diperluas (atom2 dr unsur2 dg bilangan utama kuantum n > 2)
BF3
B – 3e3F – 3x7e24e-
F
B
F
3 ikatan tunggal (3x2) = 6 9 ps. bebas (9x2) = 18 Total = 24
F
SF6
S – 6e6F – 42e48e-
F
F
F
S F
F
F
6 ikatan tunggal (6x2) = 12 18 ps. bebas (18x2) = 36 Total = 48
9.9
Kimia dalam Kehidupan: Katakan JANGAN
NO2- (aq) + Fe2+ (aq) + 2H+ (aq) NO (g) + Fe3+ (aq) + H2O (l)
N2 (g) + O2 (g)
2NO (g)
9.9
Perubahan entalpi yang diperlukan untuk memutuskan ikatan tertentu dlm satu mol gas molekul gas disebut Energi Ikatan.
H2 (g)
Energi Ikatan H (g) + H (g) ∆H0 = 436,4 kJ
Cl2 (g)
Cl (g) + Cl (g) ∆H0 = 242,7 kJ
HCl (g)
H (g) + Cl (g) ∆H0 = 431,.9 kJ
O2 (g)
O (g) + O (g) ∆H0 = 498,7 kJ
N2 (g)
N (g) + N (g)
∆H0
= 941,4 kJ
O
O
N
N
Energi Ikatan Ikatan tunggal < Ikatan Ganda < Ikatan Rangakp Tiga 9.9
9.10
5
Energi ikatan rata2 dalam molekul poliatomik H2O (g) OH (g)
Energi Ikatan (BE) dan perubahan Entalpi dalam reaksi
H (g) + OH (g) ∆H0 = 502 kJ H (g) + O (g)
Energi ikatan OH rata2 =
Bayangkan suatu reaksi dilakukan dengan memutuskan seluruh ikatan2 pada reaktan dan kemudian atom2 gas digunakan untuk membentuk seluruh ikatan2 pada produk.
∆H0 = 427 kJ
∆H0 = total energi masuk – total energi keluar = ΣBE(reaktan) – ΣBE(produk)
502 + 427 = 464 kJ 2
9.10
H2 (g) + Cl2 (g)
2HCl (g)
2H2 (g) + O2 (g)
9.10
2H2O (g)
Gunakan energi ikatan utk menghitung perubahan entalpi: H2 (g) + F2 (g) 2HF (g) ∆H0 = ΣBE(reaktan) – ΣBE(produk)
Ikatan yg terputus
H
H
F
F
Ikatan yg terbentuk
H
F
Jumlah ikatan yg terputus
Energi ikatan (kJ/mol)
Perubahan energi (kJ)
1 1
436,4 156,9
436,4 156,9
Jumlah ikatan yg terbentuk
Energi ikatan (kJ/mol)
Perubahan energi (kJ)
2
568,2
1.136,4
∆H0 = 436,4 + 156,9 – 2 x 568,2 = -543,1 kJ 9.10
9.10
6
