Slide 1

1PRINSIP PEMBENTUKAN IKATAN1Jurusan Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahun Alam Surabaya, 2012 UNIVERSITAS NEGERI SURABAYAKEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN

AMARIA12TOPIK BAHASANA.PRINSIP PEMBENTUKAN IKATANB.IKATAN IONIK C.HIDROLISIS ION LOGAMD.SIFAT MOLEKUL POLARE.LATIHAN2Penurunan energi dengan penggabungan atom-atomMengapa atom-atom membentuk Ikatan ? 3Adanya gaya tarik menarik diantara atom-atomAturan Oktet1233GAYA TARIK MENARIK DI ANTARA ATOM-ATOM

Tolak menolakElektron valensiinti Tarik menarikPerubahan energi potensial pada jarak antara inti dua atom A dan B yang saling mendekat membentuk ikatan.

Energi minimumPanjang ikatanxABYEnergi sistem pada titik ini adalah minimum, oleh karena itu molekul AB dalam posisi paling stabilPada Titik YcGaya tarik menarik dan tolak menolak dalam kesetimbangan, yang distabilkan diantara dua atom,ab6dTumpang suh orbital terjadi maksimum pada dua atom pada titik Y Jarak antar inti minimum dan sejumlah energi dilepaskan pada proses pembentukan ikatan atau besarnya energi yang diperlukan untuk memutuskan ikatan merupakan suatu ukuran kekuatan ikatan. 6Bagaimana Atom-Atom Berikatan ? Transfer satu atau lebih elektron dari kulit terluar suatu atom menuju kulit terluar atom yang lain (pembentukan ikatan ionik) danPenggunaan pasangan elektron secara bersama yang berasal dari kedua atom secara ekivalen ( pembentukan ikatan kovalen) atau mungkin berasal dari hanya salah satu atom yang membentuk ikatan ( pembentukan ikatan kovalen koordinasi). IKATAN IONIK Faktor-faktor yang menentukan terjadi pembentukan senyawa ionik Jumlah elektron valensi Energi ionisasi atom logam harus rendah A(g) + Energi Ionisasi ----> A+ (g) + e atom gas netral kation Afinitas elektron non logam harus tinggi B (g) + e ----------> B - (g) + Afinitas elektron Energi kisi senyawa ionik harus besar Perbedaan elektronegativitas A dan B harus tinggi Pembentukan ikatan ionik melibatkan penurunan energi Pengubahan atom Na dari keadaan padat ke gas [Na (s) -----> Na(g)] En Sublimasi Dissosiasi molekul Cl2 menjadi atom Cl (g) [ Cl2 (g) ---------------> Cl (g)] En dissosiasi Pelepasan satu elektron dari atom gas [Na(g) --------> Na+ (g) + e ] En Ionisasi Pengubahan atom Cl (g) menjadi ion Cl- (g) [ Cl(g) + e -------> Cl- (g) ] Afinitas elektronPenggabungan ion Na+(g) dengan ion Cl-(g) membentuk NaCl(s) [ Na+ (g) + Cl- (g)----------> NaCl (s) En KisiEnergi kisi kristral adalah energi yang dilepaskan ketika 1 mol kristal ionik terbentuk dari ion-ion gasnya.Energi kisi adalah negatif, karena pembentukan kristal dari ion-ion fase gas sangat eksotermikLebih tinggi nilai energi kisi kristal, lebih besar kestabilan kristal ionikNilai energi kisi yang tinggi, menunjukkan terjadi gaya tarik elektrostatik yang kuat diantara ion-ion dari senyawa ionik tersebut.

Menurut hukum Coulomb, gaya tarik menarik diantara ion-ion adalah

r adalah jumlah jari-jari kation dan anionPenurunan jari-jari ion, meningkatkan nilai energi kisi ( lebih eksotermik) Peningkatan besar muatan ion, akan meningkatkan nilai energi kisi

Logam Klorida Panjang Ikatan (pm)Energi Kisi (kJ/mol)LiCl241-834NaCl276-787KCl314-701CsCl348-657Hubungan Energi Kisi dengan jari-jari/ Ukuran ion Hubungan Energi Kisi dengan Muatan ion SenyawaUkuran (pm)Energi Kisi (kJ/mol)NaF 231-910CaO239-3414LatihanUrutkan senyawa ionik berikut ini berdasarkan meningkatnya energi kisi CaO, KBr, KCl, SrO !Hubungan antara beberapa faktor energi tersebut oleh Born-Harber digambarkan sebagai berikut :

Menurut hukum Hess :H = H1 + H2 + H3 + H4 + H5Dan H = S + D + 1 A U Lingkaran Born-Harber juga dapat digunakan untuk menentukan harga afinitas elektron suatu atom, bila faktor lainnya diperoleh melalui percobaan.LatihanTentukan Energi Kisi MgCl2 dari data praktik yang diberikan di bawah ini ! Mg (s) ----> Mg (g) H1o = + 147,1 kJ/ mol Cl2(g) -----> Cl (g) H2o = + 121,3 kJ/ molMg (g) -------> Mg + (g) H3o = + 738 kJ/ molMg+ (g) -----> Mg2+ (g) H4o = + 1450 kJ/ molCl (g) --------> Cl -1 (g) H5o = - 349 kJ/ molMg (s) + Cl2 (g) ----> Mg H6o = - 641,3 kJ/ mol

Teori Born-LandeDiawali oleh Born-Lande, menganggap bahwa terdapat energi tarik-menarik elektrostatik antara ion-ion M+ dengan ion X- yang berjarak r sesuai dengan hukum Coulomb :

Bila salah satu muatan negatif, maka energinya juga negatif dan akan meningkat bila jarak antar ionnya menurun.

Secara umum pasangan ion dinyatakan sebagai Z+ dan Z- yang dikalikan muatan elektron, e = 1,6 x 10-19, sehingga dungkapkan sebagai :

Pers. 1Pers. 2Gambar energi coulomb pasangan ion.Di dalam kisi kristal terdapat interaksi yang lebih banyak daripada di dalam 1 pasangan ion sederhana. Misalnya, di dalam klisi kristal NaCl : tarik-menarik 6 ion tetangga yang berlawanan muatan dan gaya tolak menolak dengan 12 ion tetangga yang bermuatan sejenis. Jumlah interaksi ion secara geometri ini dikenal sebagai tetapan Madelung A.

Nilai tetapan Madelung untuk kisi tertentu adalah berbeda. Untuk kristal NaCl dengan ion Na+ sebagai pusat bertetangga dekat dengan 6 pusat muka ion Cl- yang berjarak ro, tetangga berikutnya adalah 12 ion Na+ berada pada ujung unit sel dengan jarak 2ro, tetangga berikutnya lagi adalah 8 ion Cl- dengan jarak 3ro, berikutnya dengan ion 6 Na+ yang berjarak 2ro, selanjutnya dengan 24 ion Cl- dengan jarak 5ro.

Dengan demikian interaksi untuk kisi NaCl menurut Madelung adalah :Tabel 1. Harga Tetapan Madelung Berbagai Struktur Kristal

StructureCoordination NumberGeometrical Factor,AConvetional Factor,A*Sodium ChlorideCesium ChlorideZinc BlendeWurtziteFluoriteRutileB-CristobaliteCorundum6:68:84:44:48:46:34:26:41.747561.762671.638061.641322.519392.408b2.2984.1719b1.747561.762671.638061.641325.038784.816b4.59725.0312ba Use Z = highest common factorb Exact values depend upon detail of structureBila kita kembali ke persamaan 2, di dalam kisi kristal juga terdapat gaya tolak yang menyeimbangkan sehingga menjadi kestabilan. Gaya tolak ini ditunjukkan oleh garis titik-titik dalam gambar kurva energi pasangan ion yang semakin dekat jarak antar ionnya semakin naik energinya. Born menyatakan besarnya gaya tolak inti sebagai :

Tabel 2 Harga Tetapan Born, nKonfigurasi ionJumlah elektronnHeNeAr, Cu+Kr, Ag+Xe, Au+Rn21018.2836.4654.7886579101214Energi total satu mol kristal mengandung bilangan Avogadro, N, yaitu :

Pers. 4Energi kisi total ditunjukkan pada gambar kurva energi pasangan ion dengan garis tebal. Pada kurva minimum menyatakan keadaan kesetimbangan yang diungkapkan sebagai :

Pers. 5Secara fisika persamaan di atas menunjukkan gaya tolak dan gaya tarik-menarik elektrostatik antar ion. Harga tetapan B pada persamaan 6 dapat kita keluarkan, dengan Uo adalah energi dan ro adalah jarak terdekat dalam keadaan kesetimbangan.

Pers. 6

Pers. 7Persamaan Born-Lande menjadi :

Pers. 8Bila pesamaan 8 digunakan untuk memperkirakan besarnya energi kisi senyawa ionik NaCl, harga faktor faktornya adalah :A = 1,74756N = 6,022 x 1023 pasangan ion/mol (tetapan avogadro)Z+ = +1, muatan ion Na+Z-= -1, muatan ion Cl-e= 1,6021 x 10-19 C, muatan elektrono= 8,854185 x 10-10 m ro = 2,814 x 10-10 m (jumlah jari-jari ion Na+ dan ion Cl-)n= 8, harga n rata-rata untuk Na+ dan ion Cl-Kapustinskii menyatakan bahwa tetapan Madelung, jarak antar inti dan rumus empiris dari senyawa semuanya saling berhubungan. Ia nengusulkan bahwa untuk beberapa kristal yang tidak diketahui strukturnya, maka besarnya energi kisi dapat diperkirakan dengan persamaan :

V = jumlah ion setiap molekulro = jumlah jari-jari ion (r+ + r-)Penggolongan senyawa ionikSeny. ionik sederhana (monoatomik)Contoh : NaCl, KBr, MgO, CaI2, dll

Seny. ionik dgn kation sederhana dan anion poliatomikcth : NaNO3, MgSO4, Ca(ClO4)2, K2[Fe(CN)6], dll

Seny. ionik dgn kation poliatomik dan anion sederhanacth : NH4Br, [Ag(NH3)2]Cl, [Cu(H2O)4]Cl2, dll

Seny. ionik dgn kation dan anion poliatomikcth : NH4NO3, (NH4)2SO4, [Cu(NH3)4](ClO4)2, [Ag(NH3)2]2[Fe(CN)6], dllKarakter ionik suatu senyawa biner yang tersusun atas atom atom A dan B, dengan keelektronegatifan atom B > atom A, dapat diperkirakan dari persamaan : Karakter ionik = 1 e -1/4(b a)a = keelektronegatifan atom Ab = keelektronegatifan atom BTidak ada senyawa ionik yang karakter ioniknya 100%.Bila perbedaan keelektronegatifan > 1,7 ===> senyawa ionikBila perbedaan keelektronegatifan < 1,7 ===> senyawa Kovalen polarKarakter Ionik Senyawa BinerDaya hantar listrik Padatan Ionik daya hantar listriknya kurang baik, karena ion-ionnya terikat kuat pada kisi kristalnya Leburan penghantar listrik yang sangat baik, karena ion-ionnya bebas bergerak

Sifat Sifat Senyawa IonikIonic solids are brittle+-+-+-+-+-+-+-+-GetasPadatan-padatan ionik memiliki kegetasan tinggi, apabila sedikit energi eksternal (secara mekanik) diberikan pada kristal, maka padatan tersebut akan retak/rapuh. 28PADATAN IONIK RAPUH/ GETAS+-+-+-+-+-+-+-+-Strong Repulsion breaks crystal apart.29Memiliki Struktur Kristal

3 dimension

30Titik Leleh dan Titik Didih Dalam kisi kristal terjadi interaksi ion positif dan ion negatif yang sangat kuat, maka untuk memisahkan ion-ion tersebut memerlukan energi yang cukup tinggi , akibatnya titik leleh dan titik didihnya cukup tinggiKelarutan Kristal ionik sangat larut pada pelarut polar (H2O, NH3 dsb). Gaya tarik elektrosatik kation dan anionnya mengalami reduksi dengan tingginya harga tetapan dielektrikum pelarut polar, sehingga kation dan anion dapat bergerak bebas dan berinteraksi dengan molekul-molekul pelarut membentuk ion-ion yang tersolvasi Pelarutan padatan NaCl dalam air

3333Pelarutan solid + liquid solutionNaCl + water salt waterNa+ClNa+ClNa+ClClNa+ClNa+ClNa+Na+ClNa+ClNa+Cl

ion-dipole forceionic bondinghydrogen bondingPelarutan padatan NaCl dalam air 34

abc1. Manakah yang lebih kuat senyawa berikatan ionik di bawah ini ? 2. Manakah yang merupakan senyawa berikatan ionik paling kuat ? a. Diketahui data : LiF memiliki sifat fisika titik leleh 845oC dan titik didih 1681oC CsI memiliki sifat fisika titik leleh 621oC dan titik didih 1280 oC, b. LiI ataukah LiF c. CaCO3 ataukah BaCO3 d. MgSO4 ataukah CaSO4 e. NaBrH2 atau KBrH2LATIHANHIDROLISIS ION LOGAM HIDROLISIS ION LOGAMKetika ion logam M(II) dilarutkan dalam air, akan terjadi kesetimbangan: [M(H2O)6]2+ + H2O [M(H2O)5 (OH)]+ + H3O+ Ketika ion logam M(III) dilarutkan dalam air, akan terjadi kesetimbangan:[M(H2O)6]3+ + H2O [M(H2O)5 (OH)]2+ + H3O+ dihasilkan pHnya sekitar 3. Hidrolisis selanjutnya dapat terjadi, sampai terbentuk suatu basa. [M(H2O)5 (OH)]2+ (aq) + H2O(l) [M(H2O)5 (OH)2]+ (aq) +H3O+ (aq) [M(H2O)5 (OH)2]+ (aq) + H2O (l) [M(H2O)5 (OH)3] (s) +H3O+ (aq)

Faktor yang mempengaruhi keasaman ion logammuatan ion logam, keasaman meningkat dengan meningkatnya muatanukuran ion logam : keasaman menurun karena meningkatnya ukuran ion logam

Sifat molekul polar Sifat-sifat molekul polarSifat-sifat senyawa polar berada diantara senyawa kovalen dan ionik. Molekul polar seperti HCl,

memiliki pusat muatan positif dan negatif, ujung ikatan kovalen menjadi dipolar sehingga disebut dipol. Dipol ini ditunjukkan dengan arah panah

Larut dalam pelarut polarBesarnya moment dipol molekul polar bergantung pada perbedaan keelektronegatifan atom-atom yang diikatnya. Lebih besar perbedaan keelektronegatifan, lebih besar moment dipolnya, akibatnya molekul menjadi polar

Latihan 1. a. Jelaskan bagaimana proses terbentuknya ikatan ionik ! b. Hitunglah energi kisi MgF2(s) jika diketahui energi sublimasi magnesium + 146 kJ/mol, I1 untuk Mg + 738 kj/mol; I2 Mg, + 1451 kj/mol; energi dissosiasi ikatan F2 (g) +159 kj/mol, afinitas elektron F, - 328 kj/molF, energi pembentukan MgF2(s), -1124 kj/mol. c. Ramalkan energi kisi relatif pasangan padatan ionik berikut, manakah yang lebih besar atau terikat paling kuat: i) NaCl dengan KCl, ii) CaO atau KCl ? 2. Perkirakan solven yang mana akan melarutkan lebih baik untuk solute berikutNaCl dalam metanol (CH3OH) atau dalam propanol (CH3CH2CH2OH)Etilen glikol (OHCH2CH2OH) dalam heksan (CH3CH2CH2CH2CH2CH3) atau dalam air3. Jelaskan dengan argumentasi anda mengapa: a. SiCl4 dapat terhidrolisis oleh H2O sedangkan CCl4 tidak ! b. NF3, CF4 dan SF6 tidak terhidrolisis oleh H2O 4. a. Berikan alasan atas jawaban anda, manakah yang lebih asam Fe2+ ataukah Fe3+? b. Urutkan kekuatan asam senyawa-senyawa berikut jika dilarutkan dalam air, NaCl, CaCl2 dan AlCl35. Klasifikasikan ke dalam molekul molar dan non polar: Cl2, CCl4, H2O, CO2, CHCl3, CH3OCH3