Bab3- Konsep Ikatan Kimia

download Bab3- Konsep Ikatan Kimia

of 46

Transcript of Bab3- Konsep Ikatan Kimia

  • BAB 3.KONSEP IKATAN KIMIA

    1. ELEKTRONEGATIVITAS2. IKATAN IONIK3. STRUKTUR MOLEKUL TERISOLASI:

    SIFAT IKATAN KIMIA KOVALEN4. IKATAN KOVALEN5. IKATAN KOVALEN POLAR6. MUATAN FORMAL7. BENTUK MOLEKUL: TEORI VSEPR8. TATA NAMA ANORGANIK DAN

    BILANGAN OKSIDASI

  • (a) (b)

    (c). (a) Amonia, NH3(b) Air, H2O(c) Metana, CH4

  • 3.1. ELEKTRONEGATIVITAS

    Merupakan sifat berkala (periodik) yang penting. Elektronegativitas ialah besarnya daya menarik elektron

    ke dalam suatu atom dalam penggabungan kimia.

    LOGAM NON-LOGAM- mudah menyerahkan e- - mudah menerima e-

    - membentuk kation - membentuk anion- elektropositif - elektronegatif

  • Nilai Elektronegativitas(fluorin: elektronegativitas = 4)

  • IKATANIONIK pengalihan elektron antaratom

    IKATAN KOVALEN POLAR pemindahan muatan secara parsial

    IKATANKOVALEN penggunaan elektron bersama antaratom

    Selisih elektronegativitas besar e- berpindah IKATAN IONIKSelisih elektronegativitas kecil e- digunakan bersama

    IKATAN KOVALEN

  • 3.2. IKATAN IONIK

    +

    INTIATOM

    KULITATOM

    ELEKTRON VALENSI

    ELEKTRON TERAS

    Unsur golongan utama (kecuali He):e- val. atom netral = no. golongan

    Model titik-elektron Lewis1. Elektron valensi digambarkan dengan titik.2. Elektron teras tidak digambarkan.3. Empat titik pertama ditulis satu per satu di keempat sisi

    lambang unsur.4. Titik-titik berikutnya dipasangkan pada yang sudah ada.

  • HLi B C NBe O F Ne

    He

    Na Al Si PMg S Cl Ar

  • 3.2.1 Pembentukan Senyawa Ionik Biner

    Atom Anion/kation agar stabil (memenuhi aturan oktet): e- val. = pada gas mulia (8e-; 2e- untuk He)

    Cl + e- Clx

    Contoh:Na Na+ + e-

    (tanda x semata-mata untuk membedakan dari mana elektron itu berasal)

    kehilangan 1 elektron valensi

    memperoleh 1 elektron valensi

    Na + Cl NaClpenggabungan membentuk senyawa ionik (garam)

    Ca Br Ca2+ Br CaBr2+ 2 + 2atom netral(tidak oktet)

    kation(oktet)

    anion(oktet)

    senyawaionik

    Contoh lain:

  • CONTOH 3.1Ramalkan rumus senyawa antara rubidium dan sulfur.Tuliskan lambang Lewis untuk unsur-unsur itu sebelumdan sesudah penggabungan kimia.

    Penyelesaian:Rb: golongan I 1 elektron valensi Rb

    Pengalihan 1 e- masing-masing dari 2 atom Rb kepada 1 atomS menghasilkan 2 ion Rb+ dan 1 ion (semuanya oktet).S

    2-

    S: golongan VI 6 elektron valensi S

    Senyawanya Rb2S atau dalam lambang Lewis, (Rb+)2( )S2-

  • Ciri-ciri senyawa ionik:1. Padatan pada suhu kamar.2. Titik leleh dan titik didih tinggi

    Misal: NaCl titik leleh = 801oC dantitik didih = 1413oC.

    3. Senyawa ionik padat umumnya kurang baik menghantarlistrik, tetapi lelehannya menghantar dengan baik.

    4. Komposisi kimia dinyatakan sebagai rumus empirisbukan rumus molekul.

  • 3.3. STRUKTUR MOLEKUL TERISOLASI:SIFAT IKATAN KIMIA KOVALEN

    Struktur molekul yang stabil ditentukan oleh susunan 3D atom-atom dalam molekul itu:* Panjang ikatan ukuran molekul

    (jarak antarinti atom dalam ikatan tertentu)* Sudut ikatan bentuk molekul

    (orientasi relatif dua ikatan yang berdekatan)

    Vibrasi molekul panjang & sudut ikatan berubah-ubah nilai rerata diukur dengan spektroskopi & difraksi sinar-X

  • 3.3.1 Panjang dan Energi Ikatan

    MolekulRerata

    panjang ikatan( = 10- 10 m)

    Energi ikatana(kJ mol- 1) Molekul

    Reratapanjang ikatan( = 10- 10 m)

    Energi ikatan(kJ mol- 1)

    N2 1,100 942 HF 0,926 565O2 1,211 495 HCl 1,284 429F2 1,417 155 HBr 1,424 363Cl2 1,991 240 HI 1,620 295Br2 2,286 190 ClF 1,632 252I2 2,669 148 BrCl 2,139 216

    a Energi (disosiasi) ikatan (Ed)= energi yang harus diserap untuk memecah 1 mol ikatan tertentu.

    1 golongan: Z ukuran atom panjang ikatan energi ikatan

    Contoh: Panjang ikatan F2 < Cl2 < Br2 < I2; ClF < ClBrEnergi ikatan HF > HCl > HBr > HI

  • Anomali energi ikatan:F2 Br2 > I2 kuatnya tolak-menolak antaratom F

    yang sangat elektronegatifN2 >> O2 >> F2 faktor orde ikatan

    Ikatan Molekul Panjang ikatan()OH H2O 0,958

    H2O2 0,960HCOOH 0,95CH3OH 0,956

    Panjang ikatan dari sepasang atom tertentu hanya berubahsedikit dari satu molekul ke molekul lain, sedangkan energiikatan tidak begitu terulangkan (+10%)Contoh:

  • 3.3.2 Orde Ikatan

    Ikatan Molekul Orde ikatan Panjang ikatan()Energi ikatan

    (kJ mol- 1)

    CCetana

    (H3CCH3)1 1,536 345

    C=C etilena(H2C=CH2)2 1,337 612

    CC asetilena(HCCH) 3 1,204 809CC & C=C

    selang-selingbenzena(C6H6)

    1(antara & =)

    1,37 505

    Orde ikatan Panjang ikatan Energi ikatan Orde ikatan rangkap juga adapada ikatan antaratom selain Cdan antaratom taksejenis:

    CO 1,43 CH 1,10C=O 1,20 NH 1,01NN 1,45 OH 0,96N=N 1,25 CN 1,47NN 1,10 CN 1,16

  • 3.4. IKATAN KOVALEN

    Contoh:

    Atom-atom yang identik dapat memperoleh konfigurasi e-yang stabil dengan cara penggunaan bersama elektron.

    Cl + Cl Cl Cl

    elektrontakberpasangan

    elektronnonikatan

    elektronberpasangan

    atau Cl Cl

    H + H H H atau H H

    4 Cl + C Cl C

    Cl

    Cl

    Cl

  • CONTOH 3.2Tulislah struktur titik-elektron untuk senyawa yang dihasilkannitrogen (N) dan hidrogen (H) ketika berikatan kovalen.

    Penyelesaian:

    N + H3 NHH

    H atau H N

    H

    H

    amonia (NH3)

  • CONTOH LAIN

    Pembentukan etilena, C2H4, dari karbon (Golongan IV) dan hidrogen.

    C2 + H4 CH

    HC

    H

    Hatau C C

    H

    H

    H

    Hetilena

    3.4.1 Ikatan Kovalen GandaJika 2 atau 3 pasang e- digunakan bersama, terbentuk ikatankovalen ganda dua atau tiga, misalnya

    2 O + C CO O atau O C O

    N + N N N atau N N

  • 3.5 IKATAN KOVALEN POLARJika dua atom berbeda terikat secara kovalen, elektron ikatantidak digunakan sama rata, tetapi condong ke atom yanglebih elektronegatif.

    H Cl+ ClH H Cl+

    atau H Cl(2,2) (3,0) molekul polar

    ( = muatan parsial)

    Contoh:

    Selisih elektronegativitas dwikutub semakin kuat ikatan semakin polar

    > 1,7 ikatan ionik01,7 ikatan kovalen polar

    0 ikatan kovalen

  • Ikatan kovalen koordinasi:salah satu atom memberikan dua elektron sekaligus kepadaatom lainnya dalam membentuk ikatan kovalen.

    Contoh:

    NH

    HH + H+ N

    H

    HH xx H

    +

    H N

    H

    H

    +

    ikatan kovalen koordinasi

    H

    Tanda panah kadang-kadang digunakan untukmenyatakan pasangan elektron yang disumbangkan

  • CONTOH 3.3Tuliskan struktur Lewis dari pernyataan berikut: borontriklorida membentuk ikatan kovalen koordinasi dengannitrogen dari molekul amonia.

    Penyelesaian:

    H N

    H

    H

    + B

    Cl

    Cl

    Cl

    H N

    H

    H

    B

    Cl

    Cl

    Cl

    xx H N

    H

    H

    B

    Cl

    Cl

    Cl

  • 3.6 MUATAN FORMAL

    H2SO4 dua struktur Lewis yang memenuhi :

    H O S

    O

    O

    O H

    (1) 4 ikatan S-O

    H O S

    O

    O

    O H

    (2) 2 ikatan S-O2 ikatan S=O

    Eksperimen:Ada 2 jenis ikatan antara S dan O pada H2SO4 157 pm(SO) & 142 pm (S=O) Struktur (2) yang realistis

  • Struktur (1)H = 1 0 (2) = 0Okiri = 6 4 (4) = 0Okanan = 6 4 (4) = 0Oatas = 6 6 (2) = 1Obawah = 6 6 (2) = 1S = 6 0 (8) = +2

    Struktur (2)H = 1 0 (2) = 0Okiri = 6 4 (4) = 0Okanan = 6 4 (4) = 0Oatas = 6 4 (4) = 0Obawah = 6 4 (4) = 0S = 6 0 (12) = 0

    Muatan bersih = 0 Muatan bersih = 0

    Struktur (1) memiliki 3 atom bermuatan energi sangat tinggi (tidak stabil)

    Alat bantu untuk memilih: Muatan formalMF = e- valensi e- nonikatan e- ikatan

  • Penyelesaian:

    H N

    H

    H

    O

    (1)

    H N

    H

    O H

    (2)

    CONTOH 3.4Gunakan konsep muatan formal untuk menentukan manastruktur hidroksilamina, NH3O, yang terbaik.

    H = 1 0 (2) = 0N = 5 0 (8) = +1O = 6 6 (2) = 1

    H = 1 0 (2) = 0N = 5 2 (6) = 0O = 6 4 (4) = 0

    Struktur (2) terbaik karena muatan formal semua atomnya nol.

  • 3.7 BENTUK MOLEKUL: TEORI VSEPR

    Contoh : O C Otot = 0

    H2O HO

    Htpt 0

    Molekul dengan > 1 ikatan kovalen polar bisa polar/nonpolarbergantung pada susunan ikatan-ikatannya dalam ruang

    CO2 molekul nonpolar linear

    molekul polar yang bengkok

    Teori VSEPR(valence shell electron-pair repulsion = tolakan pasangan-elektron kulit valensi)

    Pasangan elektron ikatan maupun nonikatan cenderung tolak-menolak

    menempatkan diri sejauh-jauhnya untuk meminimumkan tolakan.

  • SN = ( atom yang terikat pada atom pusat) +( pasangan elektron nonikatan pada atom pusat)

    180o

    SN = 2: linear

    120o

    SN = 3: planar trigonal

    109,5o

    SN = 4: tetrahedral

    SN = 5: bipiramida trigonal

    90o

    120o

    90o

    90o

    SN = 6: oktahedral

    Geometri pasangan elektron bilangan sterik atom pusat

    (Atom pusat = atom yang mengikat dua atau lebih atom lain)

  • Hitunglah bilangan sterik untuk iodin pada IF4- dan untukbromin pada BrO4-. Kedua ion molekular memiliki pusat I-

    atau Br- yang dikelilingi oleh 4 atom. Tentukan pulageometri pasangan elektronnya.

    CONTOH 3.5

    Penyelesaian:IF4- Atom pusat I- : 8 e- val.

    Atom ujung F : 7 e- val. menggunakan bersama1 e- dari I- agar oktet

    Maka: 4 e- I- ikatan dengan 4 atom F4 e- sisanya 2 pasangan nonikatan

    SN = 4 + 2 = 6 (geometri pasangan e-: OKTAHEDRAL)

  • BrO4- Atom pusat Br-: 8 e- val.Atom ujung O : 6 e- val. menggunakan bersama

    2 e- dari Br- agar oktetMaka: 8 e- Br- ikatan dengan 4 atom O

    Tidak ada pasangan menyendiri

    SN = 4 + 0 = 4 (geometri pasangan e-: TETRAHEDRAL)

    Ikatan rangkap/rangkap-tiga dianggap sama dengan ikatan

    tunggal CO2 ( ) SN = 2 + 0 = 2 (geometri pasangan e-: LINEAR)

    O C O

  • Geometri molekul geometri pasangan elektron(bergantung pada pasangan menyendiri)

    1. Tanpa pasangan nonikatan:geometri molekul = geometri pasangan elektron

    Contoh: BeCl2 : SN = 2 + 0 = 2 (linear)BF3 : SN = 3 + 0 = 3 (planar trigonal)SF6 : SN = 6 + 0 = 6 (oktahedral)

    2. Ada pasangan nonikatan:

    Pasangan e- nonikatan dipegang lebih dekat ke atom pusat

    Menempati lebih banyak ruang daripada pasangan e- ikatan

  • Sudut antarpasangan e- ikatan < antara pasangan e- ikatandan pasangan e- nonikatan < antarpasangan e- nonikatan

    CH4 : SN = 4 + 0 = 4NH3 : SN = 3 + 1 = 4H2O : SN = 2 + 2 = 4

    Geometri pasangan e- = tetrahedral

    Amonia (NH3)

    Sudut ikatan107,3o

  • CH4 : tidak ada pasangan e- nonikatan(geometri molekul = geometri pasangan e-

    = tetrahedral) Sudut ikatan H-C-H: 109,5o

    NH3 : 1 pasang e- nonikatan(geometri molekul = piramida trigonal:

    tetrahedral yang dihilangkan 1 buah ikatannya) Sudut ikatan H-N-H: 107,3o

    H2O : 2 pasang e- nonikatan]

    (geometri molekul = bentuk V: tetrahedral yang dihilangkan 2 buah ikatannya)

    Sudut ikatan H-O-H: 104,5o

    H

    CH HH

    109,5O

    NH HH

    107,3O

    O HH 104,5O

  • CONTOH 3.7

    Tentukan bilangan sterik atom sulfur dalam SO2 danramalkan struktur molekul SO2

    PenyelesaianBilangan sterik sulfur 3 (dua atom terikat dan satu pasang nonikatan)

    Molekul SO2 bengkok, sudut ikatan sedikit < 120o

  • Molekul dengan bilangan sterik 5: PF5, SF4, ClF3, danXeF2 dengan jumlah pasangan nonikatan berturut-turut 0, 1, 2, dan 3.

  • CONTOH 3.8

    Perkirakan geometri (a) ion ClO3+ dan(b) molekul IF5

    Penyelesaian

    (a) ClO3+ Atom pusat Cl+ : 6 e- val.Atom ujung O : 6 e- val.

    menggunakan bersama 2 e-dari Cl- (konfigurasi Ar)

    Maka: 6 e- CI+ ikatan dengan 3 atom OTidak ada pasangan nonikatan

  • (b) IF5 Atom pusat I : 7 e- val.Atom ujung F : 7 e- val.

    menggunakan bersama 1 e-dari I (konfigurasi Xe)

    Maka: 5 e- I ikatan dengan 5 atom F2 e- sisanya 1 pasangan menyendiri

    SN = 3 + 0 = 3 tanpa pasangan e- nonikatan:Geometri molekul = geometri pasangan e-

    = PLANAR TRIGONAL

    O

    ClO O

  • SN = 5 + 1 = 6: geometri pasangan e- = oktahedral1 pasangan e- nonikatan: dihilangkan 1 ikatannya

    F

    IF

    F

    F

    F

    Geometri molekul= PIRAMIDA BUJURSANGKAR

  • Tata nama ion:1. Kation monoatomik (1 ion stabil):

    Golongan I dan II + 3 unsur pertama dari Golongan IIINama = unsur induknya

    Contoh: Na+: ion natrium Ca2+: ion kalsiumGol. I, II kation monoatomik +1, +2

    2. Kation monoatomik (beberapa ion stabil):Unsur transisi + Golongan III, IV, dan VContoh: Cu+: ion tembaga(I) atau ion kupro

    Cu2+: ion tembaga(II) atau ion kupri

    3.8 TATA NAMA ANORGANIK &BILANGAN OKSIDASI

  • 3. Kation poliatomikContoh: NH4+: ion amonium H3O+: ion hidronium

    Hg22+: ion merkuro(I)[bedakan dengan Hg2+:ion merkuri(II)]

    4. Anion monoatomik:Bagian pertama nama unsur + akhiran idaContoh: Cl-: ion klorida (diturunkan dari klorin)

    O2-: ion oksida (diturunkan dari oksigen)Gol. V, VI, VII anion monoatomik 3, 2, 1

    (a) Angka Romawi dalam kurung muatan.(b) Akhiran o ion yang muatannya lebih rendah;

    Akhiran i yang lebih tinggi (sudah ditinggalkan).

  • 5. Anion poliatomikContoh: SiO43-: ion silikat

    NO2-: ion nitrit NO3-: ion nitratClO-: ion hipoklorit ClO3-: ion kloratClO2-: ion klorit ClO4-: ion perkloratHCO3-: ion hidrogen karbonat

    (nama biasa: ion bikarbonat)

    Tata nama senyawa ionik: (Nama kation)_(Nama anion)Asas kenetralan muatan:Muatan + dari kation dibalanskan oleh muatan dari anion.Contoh: NaBr: Kation +1 membalanskan anion 1

    Mg3N2: 3 kation +2 membalanskan 2 anion 3FeCl2 dan FeCl3? Tl2SO4 dan Tl2(SO4)3?

  • CONTOH 3.9Apakah rumus kimia untuk (a) barium oksida dan

    (b) sesium nitrida.

    Penyelesaian:(a) Ba : golongan II Ba2+

    O : golongan VI O2-Asas kenetralan muatan: Setiap 1 ion Ba2+ dibalanskan oleh 1 ion O2- BaO

    (b) Cs3N.

  • CONTOH 3.10Namai senyawa ionik yang mengandung ion poliatom berikut. (a) NH4ClO3 (b) NaNO2 (c) Li2CO3

    Penyelesaian:

    (a) Amonium klorat(b) Natrium nitrit(c) Litium karbonat

  • 3.8.1 Bilangan Oksidasi

    1. Biloks unsur bebas = 02. biloks semua atom dalam spesies = muatan bersih

    spesies tersebut3. Biloks logam alkali = +14. Biloks F = 15. Biloks logam alkali tanah, Zn, dan Cd = +26. Biloks H = +17. Biloks O = 2

    Jika aturan di atas diterapkan sesuai prioritas, pengecualian sepertibiloks O = 1 dalam peroksida dan biloks H = 1 dalam hidridatidak perlu dihafalkan.

  • Contoh 3.11Tetapkan bilangan oksidasi setiap atom dalamsenyawa berikut(a) CsF (b) CrO42-

    Penyelesaian(a) Bilangan oksidasi Cs = +1 (aturan 3),

    jadi bilangan oksidasi F = -1

    (b) Bilangan oksidasi O = -2 (aturan 7)muatan ion = -2, jadi bilangan oksidasi Cr = +6

  • LATIHAN SOAL-SOAL1. Berapa banyak elektron valensi yang dimiliki oleh

    masing-masing atom dari unsur di bawah ini?a. Be b. Na c. Se d. F e. K f. Sn

    2. Golongkan ikatan dalam senyawa berikut sebagai ionikatau kovalena. NaF b. MgS c. MgO d. AlCl3

    3. Tuliskan rumus senyawa ionik yang dapat terbentuk daripasangan unsur berikut. Sebutkan nama tiapsenyawanya.a. berilium dan fluorinb. aluminium dan fosforusc. bromin dan magnesium

  • 4. Jelaskan apa yang dimaksud dengana. ikatan kovalen polarb. molekul polar

    5. Gambarkan struktur titik-elektron untuk menunjukkanikatan kovalen dari senyawa berikut:a. NCl3 b. OF2 c. PH3

    6. Tentukan muatan formal untuk setiap atom dan muatanbersih seluruh molekul pada struktur Lewis berikut:a. N N - Ob. S = C = N

  • 7. Urutkan masing-masing kelompok berikutmenurut kenaikan polaritasnyaa. H Cl, H O, H - Fb. N O, P - O, Al Oc. H - Cl, Br - Br, B - N

    8. Tuliskan rumus dari masing-masing ion poliatomik. Tulis juga muatannya.a. ion amonium b. ion fosfat c. ion karbonat

    9. Tetapkan bilangan oksidasi setiap spesies dalama. HClO3 b. HF2- c. NH4+

  • BAB 3.KONSEP IKATAN KIMIA3.1. ELEKTRONEGATIVITASCONTOH 3.7CONTOH 3.8Contoh 3.11LATIHAN SOAL-SOAL