IKATAN KIMIA - staff.ui.ac.idstaff.ui.ac.id/system/files/users/riwandis1/material/topik4... ·...

RSL+YK (4/10/06) Ikatan Kimia 1

IKATAN KIMIA


Ikatan KimiaBagian 1• Struktur Lewis• Ikatan Ionik• Ikatan Kovalen Polar dan Non-polar• Panjang, Energi dan Order Ikatan• Muatan Formal• Struktur Resonansi• Pengecualian Kaidah Oktet• Teori VESPR dan bentuk dasar geometri


Konfigurasi Gas Mulia

Karena konfigarasi elektronnya, gas mulia sangat stabil secara kimia dan berada di alam dalam bentuk monoatomiknya

Kecuali Helium,semuanya membentuk pemakaian konfigurasi elektron yang sama yang sangat stabil

Konfugurasi ini mempunyai 8 elektron kulit valensi


Kaidah Oktet

Atom sangat stabil bila kulit terluar orbitalnya terisi penuh atau kosong akan elektron

Kecuali H dan He, kulit terluar atom-atom memiliki elektron maksimum sejumlah 8 oktetSuatu atom akanmelepas atau menerima senyawa ionik

membagi senyawa kovalen

elektron untuk mengisi penuh kulit terluar atau mengosongkannya


Ion dan Kaidah OktetIon yang sederhana merupakan atom yang telah melepas atau menerima elektron untuk memenuhi kaidah oktet

Dasar: cara termudah (energi terkecil) untuk melepas atau menangkap elektron agar memenuhi kaidah oktet


Struktur Lewis

Penting untuk menggambarkan elektron di sekeliling atom, ditemukan oleh G.N. Lewis (1916)

Merupakan gambaran elektron valensi dari unsur-unsur yang berikatan

Digunakan biasanya pada unsur-unsur blok s dan p


Simbol Lewis

Simbol Lewis untuk unsur periode ke 2


Senyawa IonikUmumnya adalah padatan dengan titik leleh yang tinggi (> 400 oC)

Kebanyakan larut dalam pelarut polar (air) dan tidak larut dalam pelarut non polar (heksan)

Lelehannya dapat menghantarkan listrik

Larutannya menghantarkan listrik sangat baik


Ikatan IonikTerbentuk karena adanya dua buah gaya tarik-menarik elektrostatik antara ion bermuatan positif dan ion bermuatan negatif

Ikatan ionik umumnya terbentuk dari unsur logam dengan unsur non logam


Energi dan Pembentukan Ikatan Ionik

Siklus Born-Haber

Aplikasi dari hukum hess yang memperlihatkan seluruh step pembentukan senyawa ionik

Digunakan untuk menghitung energi kisi, yang sangat sulit diukur secara eksperimental

Energi Kisi: energi yang dibutuhkan untuk memisahkan ion-ion dari senyawa ionik sampai jarak yang tak terbatas


Energi dan Pembentukan Ikatan Ionik


Energi Kisi

Semakin tinggi energi kisi suatu senyawa, semakin kuat gaya tarik antar ionnya


Struktur Lewis Untuk senyawa Ionik

Satu elektron Na pindah ke atom Cl. Keduanya mengikuti kaidah oktet

Na menjadi Na+ : kation

Cl menjadi Cl- : anion

Muatan + dan – saling tarik menarik membentuk ikatan ionik


Senyawa Kovalen

• Berwujud gas, cairan atau padatan dengan titik leleh rendah (<300 oC)

• Banyak yang tidak larut dalam pelarut polar tetapi larut dalam pelarut non polar

• Baik bentuk cairan dan lelehannya tidak menghantar listrik

• Larutan aqueous-nya menghantar listrik sangat lemah karena tidak memiliki partikel bermuatan


SStruktur Lewis Untuk Senyawa

Kovalen

Pada ikatan kovalen, elektron dibagi/ dipakai bersama (share). Struktur Lewis sangat membantu untuk memvisualisasikan molekul kovalen

•Adanya Ikatan rangkap

•Membantu menentukan geometri molekul

•Membantu menjelaskan ion poliatomik


Jenis ElektronPasangan Ikatan

Dua elektron yang digunakan bersama antara dua atom membentuk suatu ikatan kovalen

Pasangan bebas (unshared pairs)

Yang tidak dipakai bersama antara dua atom. Pasangan sunyi atau elektron nonbonding


Ikatan Kovalen Tunggal

Apakah memenuhi kaidah Oktet ??


Kovalen Polar dan Non Polar

Elektron dipakai secara merata. Tidak ada beda dalam keelektronegativan

Elektron tidak dipakai secara merata. Ada beda dalam keelektronegativan

Garis dapat menyatakan adanya elektron yang dipakai bersama


Molekul Polar

Elektron pada molekul polar biasanya jarang dibagi secara merata.

Karenanya terbentuk polar molekul


Keelektronegativan


Keelektronegativan

Beda kelektronegativan dalam suatu senyawa kovalen


Menggambar Struktur Lewis

Contoh

Langkah 1

Gambarkan semua struktur yang mungkin

Setiap garis melambangkan 2 elektron



Langkah 2

Hitung semua jumlah elektron pada kulit valensi


Menggambar Struktur LewisLangkah 3

Cek apakah semua atom memenuhi kaidah oktet

• Semua elektron berpasangan

• Asumsikan ikatan rangkap bila mungkinUntuk struktur C-O-O



Bagaimana dengan struktur ini?

Bagaimana dengan ikatan rangkap ?

Bagaimana ??

Ikatan rangkap dengan 4 elektron


Contoh struktur LewisMolekul-molekul yg memenuhi kaidah oktet Molekul jenuh

H N

H

HH C

H

H

H

1s

2s 2p

1s 1s

N

3 H

2s 2p

1s 1s 1s 1s

C

4 H

C*

ground state

valence state

NH3CH4


Ikatan Rangkap

Bagaimana membuktikannya ?

Ada perbedaan panjang ikatan dan energinya

Jenis Ikatan

Order Ikatan

Panjang Ikatan (pm)

Energi Ikatan kJ/mol


Muatan FormalDigunakan untuk memperlihatkan perkiraan distribusi kerapatan elektron pada molekul atau ion poliatomik

Untuk setiap atom, muatan formal (f) dapat ditentukan sbb:

f = V – L – ½ PF= muatan formalV = elekron valensi dari atomL = elektron bebas yang dimiliki atomP = elektron yang dipakai bersama


Muatan Formal

ContohUntuk tiap atom Oksigen

V = 6 elektronL = 4 elektronP = 4 elektronMuatan Formal : 6 – 4 – ½ (4) = 0

Untuk tiap atom KarbonV = 4 elektronL = 0 elektronP = 8 elektronMuatan Formal : 4 – 0 – ½ (8) = 0


Muatan FormalContoh

Untuk tiap atom OksigenV = 6 elektronL = 2 elektronP = 6 elektronMuatan Formal : 6 – 2 – ½ (6) = +1

Untuk tiap atom KarbonV = 4 elektronL = 2 elektronP = 6 elektronMuatan Formal : 4 – 2 – ½ (6) = +1


Struktur Resonansi

Keduanya memenuhi kaidah oktet, mempunyai jumlah dan jenis ikatan yang sama

Mana yang benar ??


Struktur Resonansi

Keduanya benar

Menghasilkan order ikatan 1,5 antara S dan O


Struktur Resonansi

H3CS

CH3

O

d-orbitals

H3CS

CH3

O

no d-orbitals


Pengecualian Kaidah Oktet

Tiga jenis pengecualian:

1.Spesies dengan elektron lebih dari 8 elektron yang mengelilingi atom

2.Spesies dengan elektron kurang dari 8 elektron

3.Spesies dengan total elektron yang ganjil


Spesies dengan elektron lebih dari 8 elektron

Biasanya terjadi pada unsur yang terletak pada periode 3 dan selebihnya, orbital d dapat/mungkin terlibat pada ikatan

Contoh:

5 pasang elektron terdapat di sekitar atom P dan S untuk senyawa PF5 dan SF4; 6 pasang elektron disekitar atom S pada senyawa SF6


Spesies dengan elektron lebih dari 8 elektron


Atom yang kurang dari 8 elektron

• Berilium dan Boron keduanya akan membentuk senyawa yang elektron valensinya kurang dari 8


Atom yang kurang dari 8 elektron

• Defisiensi elektron: spesi selain hidrogen dan helium yang mempunyai elektron valensi kurang dari 8

• Umumnya merupakan spesi yang reaktif dan bergabung membentuk ikatan datif F3B←NH3


Spesi dengan total elektron Ganjil

• Sangat sedikit spesi dengan jumlah elektron valensi Ganjil

• Berarti harus terdapat elektron yang tak-berpasangan, dan bersifat reaktif.

• RADIKAL: spesi yang mengandung satu atau lebih elektron yang tak berpasangan

• Dipercaya mempunyai peranan signifikan dalam proses penuaan dan terjadinya cancer


Spesi dengan total elektron Ganjil

• Contoh: NO• Gas nitrogenmonoksida adalah contoh senyawa

dengan jumlah elektron ganjil• Dikenal juga sebagai oksida nitrit• Mempunyai total 11 elektron valensi, 6 dari

oksigen, dan 5 dari nitrogen• Struktur Lewis dari NO adalah:


Struktur dan sifat-sifat ikatanFokus pada :jarak dan kekuatan ikatana. Jarak ikatan• Jarak ikatan ekuilibrium = pemisahan internuklir dari 2

atom yg berikatan.• Informasi dapat diperoleh dgn XRD dan mikroskop

elektron (padat), spektroskopi IR dan microwave (gas)• Kontribusi suatu atom dalam ikatan kovalen = jari2

kovalen; biasa digunakan untuk estimasi jarak ikatan.• e.g. jarak ikatan P-N 1,10Å + 0.74Å = 1.84Å• Trend jari2 kovalen di sistem periodik mirip dengan jari2

ionik• Jari2 van der waals???


b. Kekuatan ikatanCara paling sederhana mengukur kekuatan

ikatan secara termodinamika adalah dengan menentukan entalpi disosiasi ikatanA-B(g) A(g) + B(g) ∆Ηo (A-B)

Entalpi ikatan rerata: rerata entalpi disosiasi ikatan diambil dari beberapa ikatan A-B dalam molekul yang berbeda


More about bond enthalpy ….

c. Bagaimana trend entalpi disosiasi ikatan dari blok P?

d. Apakah hubungan elektronegativitas dengan entalpi ikatan? definisi kelektronegatifan dari Linus Pauling


Latihan

1. Gambarkan struktur Lewis dari senyawa berikut: PF3, HCN, HNC, NO2

-

2. Hitunglah muatan formal yang dimiliki oleh setiap atom dalam senyawa: NO2F, NCO-

3. Gambarkan resonansi yang mungkin untu senyawa berikut: ion sianat, NO2, ozon.


Pengembangan struktur Lewis• Struktur Lewis tidak dapat digunakan

untuk memperkirakan bentuk/ geometri suatu molekul, terutama molekul poliatomik.

• Pengembangan struktur Lewis model molekul VSEPR, diawali dari ide Nevil Sidgwick dan Herbert Powell dan pada tahun 1940 dimodernisasi oleh Ronald Gillespie dan Ronald Nyholm


Valence Shell Electron Pair Repulsion Theory (VSEPR)Geometri dasar dapat diterapkan pada setiap atom non-terminal berdasarkan jumlah “obyek” yang menempel kepadanya. Obyek meliputi: atom-atom yg terikat (single, double, triple, partial bonds) and “pasangan elektron bebas”

VSEPR dapat meramalkan bentuk molekul berdasrkan konfigurasi elektron dari atom-atom pembentuk molekul; dengan me-maksimumkan jarak antara 2 titik pada permukaan yang bundar.


Visualisasi teori VESPR

Jumlah obyek

2 3 4 5 6

Geometri linear trigonal planar

tetrahedral trigonal bipyramidal*

Oktahedral


Number of Objects

7 8

Geometry pentagonalbipyramidal

squareanti-prismatic

XeF5- NMe4

+

Xe-

F F F F F

Xe digambarkan sebagai AX5E2 dan memiliki bentuk pentagonal planar diturunkan dari geometri bipiramid pentagonal.

Geometri yang tidak umum


Jumlah obyek

2 3 4 5 6

Geometri linear trigonal planar

tetrahedral trigonal bipyramidal

Octahedral

Formula (Shape)

AX2 AX3

(trig. planar)AX2E(bent)

AX4

(tetrahedral)AX3E

(pyramidal)AX2E2

(bent)

AX5

(t.b.p. or square

pyramidal)AX4E

(seesaw)AX3E2

(T-shaped)AX2E3

(linear)

AX6

(octahedral)AX5E

(square pyramidal)AX4E2

(square planar)AX3E3

(T-shaped)

Geometri sekitar suatu atom digambarkan dengan rumus umum:

AXmEn

A = atom pusat, X = atom yg terikat, E = pasangan elekton bebas (lone pair), (m+n) adalah jumlah obyek (bilangan sterik, SN) di sekeliling A


Refinement of VSEPR theory predicted geometriesSterik relatif yang dibutuhkan dan besar tolakan yang berbeda dari obyek akan mengubah pengaturan letak atom di sekeliling atom pusat.

Incr

easi

ng s

teric

dem

and Lone pair of electrons

Multiple bond polarized toward central atom

Normal single bond

Long single bondpolarized away from central atom

109.5°CH4

106.6°

NH3

104.5°

OH2


Latihan

Dengan mengacu pada teori VESPR, gambarkan geometri dari molekul:• BF3

• H3NBF3

• MeCH=CH2

IKATAN KIMIA - staff.ui.ac.idstaff.ui.ac.id/system/files/users/riwandis1/material/topik4... ·...

Documents

Transcript of IKATAN KIMIA - staff.ui.ac.idstaff.ui.ac.id/system/files/users/riwandis1/material/topik4... ·...