6 Ikatan Atom dan Susunan Atom - knowledge sharing .Sudaryatno Sudirham, “Ikatan Atom dan Susunan...

download 6 Ikatan Atom dan Susunan Atom - knowledge sharing .Sudaryatno Sudirham, “Ikatan Atom dan Susunan Atom ” 1/18 Ikatan Atom dan Susunan Atom ... n = konstanta karakteristik jenis

of 18

  • date post

    01-Feb-2018
  • Category

    Documents

  • view

    235
  • download

    6

Embed Size (px)

Transcript of 6 Ikatan Atom dan Susunan Atom - knowledge sharing .Sudaryatno Sudirham, “Ikatan Atom dan Susunan...

  • Darpublic www.darpublic.com

    Sudaryatno Sudirham, Ikatan Atom dan Susunan Atom 1/18

    Ikatan Atom dan Susunan Atom

    Sudaryatno Sudirham

    Tentang ikatan atom dibahas dalam buku Zbigniew D Jastrzebski dan juga oleh Robert

    M. Rose.[5,6]. Di sini kita akan mengulanginya agar kita tidak kehilangan mata rantai

    pembahasan menuju pada tinjauan tentang struktur padatan.

    Energi Ikat

    Ikatan antar atom ada yang kuat ada yang lemah. Pada ikatan atom yang kuat,

    elektron pada orbital paling luarlah yang berperan besar dalam pembentukan ikatan dan

    mereka disebut elektron valensi. Elektron pada orbital yang lebih dalam lebih erat terikat

    pada inti atom dan disebut elektron inti. Elektron inti tidak cukup berperan dalam

    pembentukan ikatan atom kecuali jika terjadi promosi dan hibridisasi.

    Atom yang paling sederhana adalah atom H dengan konfigurasi elektron 1s1; atom ini

    hanya memiliki satu elektron dan elektron inilah satu-satunya elektron valensi yang

    berperan membentuk ikatan antara dua atom H menjadi molekul H2.

    Atom He dengan konfigurasi 1s2 memiliki dua elektron pada orbital terluarnya; tetapi

    kedua elektron ini terikat erat ke inti atom karena orbital 1s merupakan orbital terluar

    atom ini dan terisi penuh oleh dua elektron tersebut. Atom He sulit membentuk ikatan

    dengan atom lain; ia adalah gas mulia; sekelompok atom He baru membentuk cairan

    pada temperatur yang sangat rendah.

    Atom Li mempunyai konfigurasi 1s2 2s

    1; orbital terluar adalah 2s yang sebenarnya

    mampu menampung dua elektron namun pada atom ini hanya setengah terisi, ditempati

    oleh satu elektron; elektron inilah merupakan elektron valensi sedangkan elektron di

    orbital 1s merupakan elektron inti.

    Dua atom akan saling terikat jika ada gaya ikat antara keduanya. Dalam membahas ikatan

    atom, kita tidak menggunakan pengertian gaya ikat ini melainkan energi ikat. Ikatan antar

    atom terbentuk jika dalam pembentukan ikatan tersebut terjadi penurunan energi total.

    Perubahan energi potensial terhadap perubahan jarak antar dua ion atau dua molekul dapat

    dinyatakan dengan persamaan

    nmr r

    b

    r

    aV += (1)

    dengan Vr = energi potensial total; r = jarak antar atom [nm];

    a, b = konstanta tarik-menarik, konstanta tolak-menolak;

    m, n = konstanta karakteristik jenis ikatan dan tipe struktur;

    tarikm Vra = / adalah energi yang terkait dengan gaya tarik antar partikel;

    tolakn Vrb =/ adalah energi yang terkait dengan gaya tolak.

    Untuk ion m = 1, sedangkan untuk molekul m = 6; n disebut eksponen Born yang

    nilainya tergantung dari konfigurasi elektron, seperti tercamtum pada Tabel-1.

  • Darpublic www.darpublic.com

    Sudaryatno Sudirham, Ikatan Atom dan Susunan Atom 2/18

    Tabel-1. Eksponen Born [5]

    Konfigurasi elektron n

    He (1s2)

    Ne (2s22p

    6)

    Ar (3s23p

    6)

    Kr (4s24p

    6)

    Xe (5s25p

    6)

    5

    7

    9

    10

    12

    Gb.1. memperlihatkan bentuk kurva perubahan energi sebagai fungsi dari jarak antar

    ion. Jarak r0 adalah jarak yang bersesuaian dengan energi minimum dan disebut jarak ikat.

    Karena ion selalu berosilasi maka posisi ion adalah sekitar jarak ikat r0. Oleh karena itu

    energi ikat dapat didefinisikan sebagai energi yang diperlukan untuk memisahkan ion dari

    jarak r0 ke jarak tak hingga. Energi disosiasi sama dengan energi ikat tetapi dengan tanda

    berlawanan.

    Gb.6.1. Kurva perubahan energi potensial.

    Macam-Macam Ikatan

    Ikatan Primer. Ada tiga macam ikatan yang dikelompokkan sebagai ikatan primer

    yaitu ikatan ion, ikatan kovalen, dan ikatan metal. Ketiga macam ikatan ini disebut sebagai

    ikatan primer karena ikatan ini kuat.

    Ikatan Ion. Sesuai dengan namanya, ikatan ini terjadi karena adanya tarik-menarik

    antara dua ion yang berlawanan tanda. Ion itu sendiri terbentuk karena salah satu

    atom yang akan membentuk ikatan memberikan elektron kepada atom pasangannya

    yang memang memiliki kemampuan untuk menerima elektron. Dengan demikian

    terjadilah pasangan ion positif dan ion negatif, dan mereka saling terikat.

    Atom nonmetal memiliki orbital p yang setengah terisi dan ia mampu menarik elektron

    luar ke dalam salah satu orbital yang setengah kosong tersebut. Atom F misalnya

    dengan konfigurasi 1s2 2s

    2 2p

    5 hanya memiliki satu dari tiga orbital p yang terisi satu

    elektron. Atom ini mampu menarik satu elektron luar untuk memenuhi orbital p dan

    menjadi ion F. Sebaliknya, atom metal memiliki satu atau lebih elektron yang terikat

    Jarak antar atom, r

    Vmin

    r0

    Vr

  • Darpublic www.darpublic.com

    Sudaryatno Sudirham, Ikatan Atom dan Susunan Atom 3/18

    longgar yang berada di suatu tingkat energi yang terletak di atas tingkat energi yang

    terisi penuh; misalnya Li dengan konfigurasi 1s2 2s

    1 memiliki satu elektron di orbital 2s

    yang berada di atas orbital 1s yang terisi penuh; atom Li mudah melepaskan satu

    elektron dan menjadi ion Li+. Li dan F membentuk ikatan ion menjadi LiF.

    Ikatan ion terbentuk oleh adanya gaya tarik elektrostatik antara ion positif dan ion

    negatif. Energi potensial V dari pasangan ion akan menjadi lebih negatif jika jarak

    radial r semakin kecil. Dengan m = 1, energi yang terkait dengan gaya tarik antar ion

    adalah

    r

    aVtarik

    = (2)

    Walaupun demikian, jika jarak semakin pendek awan elektron di kedua ion akan mulai

    tumpang-tindih. Pada tahap ini, sesuai dengan prinsip Pauli, beberapa elektron harus

    terpromosi ke tingkat yang lebih tinggi. Kerja harus dilakukan pada ion-ion ini agar

    mereka saling mendekat; kerja ini berbanding terbalik dengan pangkat tertentu dari

    jarak antara pusat ion. Dengan demikian energi potensial total dari kedua ion dapat

    dinyatakan sebagai

    Er

    b

    r

    aV

    nr++= (3)

    dengan E adalah energi yang diperlukan untuk mengubah kedua atom yang semula

    netral menjadi ion.

    Bagaimana ikatan ion terbentuk antara atom A dan B dapat diuraikan secara

    singkat sebagai berikut. Jika EA adalah energi elektron s terluar dari atom A, diperlukan energi sebesar AA EE = )(0 untuk melepaskan elektron dari atom A sehingga atom A menjadi ion; EA disebut potensial ionisasi. Setelah lepas dari atom A

    elektron tersebut menjadi elektron-bebas dengan potensial 0. Jika elektron ini

    kemudian masuk ke atom B, energinya akan menurun dari 0 menjadi EB; EB disebut afinitas elektron. Jadi perubahan energi netto adalah )( AB EEE = = BA EE yang akan bernilai positif jika potensial ionisasi atom A lebih besar dari afinitas

    elektron atom B. Gb.2. memperlihatkan perubahan energi dalam pembentukan ikatan

    ion.

    Gb.2. Perubahan energi dalam pembentukan ikatan ion.

    Jarak antar atom, r

    0

    Vto

    tal

    E

    Emin

    r0

  • Darpublic www.darpublic.com

    Sudaryatno Sudirham, Ikatan Atom dan Susunan Atom 4/18

    Pada gambar ini terlihat bahwa jika energi yang mengikat cukup besar (Vtarik), maka

    akan terjadi jumlah energi minimum dan energi minimum ini terjadi pada jarak antar

    ion r0. Pada jarak inilah terjadi keseimbangan antara gaya tarik dan gaya tolak antar

    ion. Penyimpangan jarak antar ion dari r0, baik mengecil maupun membesar, akan

    meningkatkan energi potensial sehingga selalu terjadi gaya yang mengarah ke posisi

    keseimbangan.

    Ikatan ion adalah ikatan tak berarah. Setiap ion positif menarik semua ion negatif yang

    berada di sekelilingnya dan demikian pula sebaliknya. Jadi setiap ion akan dikelilingi

    oleh ion yang berlawanan sebanyak yang masih dimungkinkan; pembatasan jumlah ion

    yang mengelilingi ion lainnya akan terkait dengan faktor geometris dan terpeliharanya

    kenetralan listrik pada padatan yang terbentuk.

    Ikatan Kovalen. Contoh yang paling sederhana untuk ikatan kovalen adalah ikatan dua

    atom H membentuk molekul hidrogen, H2. Atom H pada ground state memiliki energi

    paling rendah. Namun karena elektron bermuatan negatif, maka jika ada atom H

    kedua yang mendekat, elektron di atom yang pertama dapat lebih dekat ke inti atom H

    kedua. Demikian pula halnya dengan elektron di atom H kedua dapat lebih dekat ke

    inti atom H pertama. Kejadian ini akan menurunkan total energi dari kedua atom dan

    terbentuklah molekul H2. Syarat yang diperlukan untuk terjadinya ikatan semacam ini

    adalah bahwa kedua elektron yang terlibat dalam terbentuknya ikatan tersebut

    memiliki spin yang berlawanan agar prinsip eksklusi Pauli dipenuhi.

    Energi total terendah dari dua atom H yang berikatan tersebut tercapai bila kedua

    elektron menempati orbital s dari kedua atom. Hal ini terjadi pada jarak tertentu, yang

    memberikan energi total minimum. Apabila kedua inti atom lebih mendekat lagi akan

    terjadi tolak-menolak antar intinya; dan jika saling menja