KIMIA ANORGANIK: IKATAN DAN UNSUR KIMIA

Assalamu'alaikum warahmatullahi wabarokatuh

A. Klasifikasi Ikatan

1. Ikatan Ion
Ikatan yang terbentuk sebagai akibat adanya gaya tarik menarik antara ion positif dan ion negatif.

Ciri ciri ikatan ion :
-Terjadi karena serah terima elektron (membentuk ion positif dan negatif)
-Terbentuk antara unsur logam dan nonlogam
-Mempunyai beda keelektronegatifan yang besar

Sifat sifat senyawa ion :
-Titik didih dan titik lelehnya tinggi
-Penghantar panas yang baik
-Keras, tetapi mudah patah
-Padatannya tidak menghantarkan listrik, tetapi lelehan maupun larutan nya dapat menghantarkan listrik
-Berwujud padat pada suhu kamar
-Larut dalam air, tetapi tidak larut senyawa senyawa organik seperti alkohol, benzena, eter
Contoh : NaCl

2. Ikatan Kovalen
Ikatan kovalen adalah ikatan yang terjadi karena pemakaian pasangan elektron secara bersama oleh dua atom yang belikatan. Ikatan kovalen terjadi akibat ketidakmampuan salah satu atom yang akan berikatan untuk melepaskan elektron, yang dalam pembentukannya, masing-masing atom mempunyai orbital pada kulit terluar yang berisi elektron tunggal. Dan kedua orbial tersebut saling tumpang-tindih (overlap) sehingga sebuah pasangan elektron terbentuk, kemudian dipakai secara bersama oleh kedua atom. Ikatan kovalen terbentuk oleh sesama unsur non logam.
“ikatan yang terbentuk akibat adanya pemakaian elektrom bersama-sama antara unsur non logam”
Dengan kata lain, sama-sama memberi dan menerima
ikatan kimia kovalen

3. Ikatan Logam
Ikatan logam adalah ikatan kimia yang memiliki ciri-ciri yaitu bisa menjadi penghantar panas maupun arus listrik, dapat atau mudah ditempa, bersifat ulet, dan juga bisa diulur menjadi kawat. Pembentukan ikatan ion terjadi karena adanya perbedaan energi ionisasi dan afinitas elektron suatu atom. logam terdiri dari ion logam yang positif di lautan elektron yang merupakan valensi elektron dari setiap atom dan saling bertumpang tindih. Elektron-elektron tersebut bebas bergerak dan mengelilingi inti di dalam kristal. Elektron yang bisa bebas bergerak ini dikenal dengan sebutan elektron dislokasi. Sedangkan gaya tarik antar atom-atom menyebabkan terjadinya ikatan logam.Karena elektron-elektron di dalam logam dapat bebas bergerak maka logam dapat menghantarkan panas atau kalor dan arus listrik. Sehingga logam banyak dimanfaatkan dalam alat-alat listrik dan rumah tangga.

B. Faktor Geometri
1. Entalpi Kisi
Siklus Born – Haber adalah suatu pendekatan yang digunakn untuk menganalisi energi reaksi. Untuk memutuskan ion-ion beas dari kisi membutuhkan energi yang besar. Nilai dari energi kisi bergantung pada kekuatan ion. Kekuatan ion berkaitan erat dengan ukuran dan muatan ion.Pada pembentukkan senyawa ionik NaCl (s) dari Na ( s) dan Cl2 (s) diatas melibatkan serangkaian proses yang dinamakan dengan siklus Born-Haber

Entalpi kisi ( ∆Hkisi) merupakan perubahan entalppi standar yang menyertai pembentukan ion – ion gas dari padatan Kristal :
MX (s) ———> M+ (g) + X– (g) = ∆Hkisi
Semua entalpi kisi bernilai positif . Entalpi kisi berasal dari konstribusi energy elektrostatik total kation dan anion yang ada pada padatan ionik.

2. Jari jari atomik dan ionik

a. Jari jari atom
Jari-jari atom adalah jarak dari inti atom ke batas awan elektronnya. Dengan kata lain, itu adalah jarak dari nukleus ke elektron terjauh yang dimiliki atom itu. Jari-jari atom dapat didefinisikan hanya untuk atom yang terisolasi dan netral.

b. Jari jari ion
Jari-jari ion adalah jari-jari ion atom. Ion tidak bisa hidup sendiri. Jika ion bermuatan positif, ion ini akan bereaksi dengan ion bermuatan negatif (atau sebaliknya) dan menjadi senyawa netral stabil. Senyawa ini disebut senyawa ion karena terbuat dari komponen ion. Senyawa ion terdiri dari kation dan anion . Ukuran kation lebih kecil karena kation dibentuk dengan membuang satu atau lebih elektron dari atom. Anion besar karena memiliki elektron ekstra yang dipukul oleh nukleus, sehingga terjadi peningkatan jarak antara nukleus dan elektron terjauh dari awan elektron.

3. Tetapan Madelung

Energi potensial Coulomb total antar ion dalam senyawa ionik yang terdiri atas ion A dan B adalah penjumlahan energi potensial Coulomb interaksi ion individual,Vab. Karena lokasi ion-ion dalam kisi kristal ditentukan oleh tipe struktur, potensial Coulomb total antar ion dihitung dengan menentukan jarak antar ion d. A adalah tetapan Madelung yang khas untuk tiap struktur Kristal.NA adalah tetapan Avogadro dan zA dan zB adalah muatan listrik kation dan anion. Interaksi elektrostatik antara ion-ion yang bersentuhan merupakan yang terkuat, dan tetapan Madelung biasanya menjadi lebih besar bila bilangan koordinasinya meningkat. Sebab muatan listrik mempunyai tanda yang berlawanan, potensialnya menjadi negatif, menunjukkan penstabilan yang menyertai pembentukan kisi kristal dari ion-ion fasa gas yang terdispersi baik. Walaupun potensial listrik terendah biasanya menghasilkan struktur paling stabil, namun ini tidak selalu benar sebab ada interaksi lain yang harus dipertimbangkan.

4. Struktur Kristal Logam
Logam adalah suatu unsur yang mempunyai sifat-sifat seperti : kuat, liat, keras, mengkilat, dan penghantar listrik dan panas. Sifat-sifat metal pada umumnya dapat digolongkan atas :
a. Sifat-sifat Ekstraktif/kimia (Chemical Properties)
Meliputi cirri-ciri dari komposisi kimia dan pengaruh unsur terhadap metal (logam)
b. Sifat –sifat mekanik (Mechanical Properties)
Yang disebut sifat mekanik ialah sifat bahan bilamana dipengaruhi gaya dari luar, yaitu : kekuatan tarik, kuat bengkok, kekerasan, kuat pukul, kuat geser, dan lain-lain. Sering pula dimasukkan sifat teknologi dari material ialah mampu mesin, mampu cor dan sebagainya.
c. Sifat – sifat Fisik (Physical Properties)
Meliputi sifat logam yang tidak dipengaruhi oleh tenaga luar, yaitu : berat jenis, daya hantar listrik dan panas, sifat magnet, dan struktur mikro logam.
1. Struktur Kristal
Logam seperti bahan lainnya, terdiri dari susunan atom-atom. Untuk lebih memudahkan pengertian, maka dapat dikatakan bahwa atom-atom dalam kristal logam tersusun secara teratur dan susunan atom-atom tersebut menentukan struktur kristal dari logam. Susunan dari atom-atom tersebut disebut cell unit.
Pada temperatur kamar, besi atau baja memiliki bentuk struktur BCC (Body Centered Cubic). Dalam hal ini cell unit dari atom-atom disusun sebagai sebuah kubus dengan atom-atom menempati kedelapan dari sudut kubus dan satu atom berada di pusat kubus. Pada temperatur yang tinggi, besi atau baja memiliki bentuk struktur FCC (Face Centered Cubic). Dalam hal ini, cell unit adalah sebuah kubus dengan atom-atom menempati kedelapan dari sudut kubus dan atom lainnya berada pada pusat masing-masing dari enam keenam bidang kubus. Disamping berbentuk kubus, cell unit lainnya dapat berupa HCP (Hexagonal Close Packed), seperti halnya pada logam seng. Dalam hal ini atom-atom menempati kedua belas sudut, atom lain menempati dua sisi dan ketiga atom lagi menempati tengah.
Susunan atom-atom dalam struktur kristal sangat menentukan sifat-sifat logamnya. Logam dengan struktur kristal BCC mempunyai kerapatan atom yang lebih rendah dibandingkan logam dengan struktur kristal FCC. Perbedaan kerapatan atom itu dapat dilihat dari jumlah bidang gesernya. Pada struktur kristal BCC, jumlah bidang gesernya lebih sedikit dari struktur kristal FCC, sehingga kemampuan atom-atom untuk bergeser lebih sulit. Dengan demikian, logam dengan struktur kristal BCC membutuhkan energi lebih besar untuk mengerakkan dislokasi. Hal ini yang menyebabkan logam dengan struktur kristal BCC lebih sulit dibentuk jika dibandingkan logam dengan struktur kristal FCC yang mempunyai kekuatan rendah tetapi memiliki keliatan yang tinggi (ductility)

2. Struktur Mikro
Struktur mikro logam merupakan penggabungan dari satu atau lebih struktur kristal. Pada umumnya logam terdiri dari banyak kristal (majemuk), walaupun ada diantaranya hanya terdiri dari satu kristal saja (tunggal). Tetapi logam dengan kristal majemuk memungkinkan pengembangan berbagai sifat-sifat yang dapat memperluas ruang lingkup pemakaiannya. Dalam logam, kristal sering disebut sebagai butiran. Batas pemisah antara dua kristal pemisah antara dua kristal disebut batas butir
Struktur kristal logam Kebanyakan bahan logam mempunyai tiga struktur kristal:
· kubus berpusat muka (face-centered cubic).
· kubus berpusat badan (body-centered cubic).
· heksagonal tumpukan padat (hexagonal close-packed).

5. Aturan Jari Jari
Dalam bagian struktur yang terdiri hanya anion, anion membentuk koordinasi polihedral di
sekeliling kation. Jari-jari anion rX adalah separuh sisi polihedral dan jarak kation di pusat
polihedral ke sudut polihedral adalah jumlah jari-jari kation dan anion rX + rM. Polihedra dalam
CsCl adalah kubus, struktur NaCl adalah oktahedral, dan ZnS adalah tetrahedral. Jarak dari pusat ke sudut polihedral adalah berturut-turut √3rX, √2 rX dan ½√6rX

C. Faktor Elektronik

1. Muatan Inti Efektif
Muatan inti yang dirasakan oleh elektron valensi suatu atom dengan nomor atom Z akan lebih kecil dari muatan inti Ze. Penurunan ini disebut konstanta perisai dan muatan inti netto disebut dengan muatan inti efektif (Zeff)

2. Energi Ionisasi
Energi yang diperlukan untuk melepaskan elektron terluar suatu atom atau ion dalam wujud gas. Energi ionisasi pertama yang mengeluarkan elektron terluar merupakan energi yang paling rendah. Semakin mendekati inti maka energi yang diperlukan juga besar.

3. Afinitas Elektron
Perubahan energi atom ketika elektron ditambahkan kepada atom itu dalam keadaan gas. Berbeda dengan energi ionisasi, afinitas elektron dapat berharga positif atau negatif. Sehingga didefinisikan Afinitas elektron pertama adalah energi yang dilepaskan ketika 1 mol atom gas mendapatkan 1 elektron untuk membentuk 1 ion gas. Afinitas dapat dianggap sebagai entalpi ionisasi ion.

4. Keelektronegatifan
a) L. Pauling : " Keelektronegatifan merupakan parameter paling fundamental yang mengungkapkan secara numerik kecenderungan atom untuk menarik elektron dalam molekul." Skala pauling justfikasinya paling dekat yang mendefinisikan besaran kuantitatif karakter ion ikatan.
b)A.L Allerd dan E. G Rochow : "Keelektronegatifan merupakan medan listrik di permukaan atom."
hasilnya yaitu unsur unsur dengan jari jari kovalen yang kecil dan muatan inti efektif yang besar memiliki keelektronegatifan yang besar.
c)R. Mulliken : "Keelektronegatifan sebagai rata rata energi ionisasi dan afinitas elektron." (HOMO dan LUMO)

5. Orbital Molekul
Dalam pembentukan molekul, orbital atom bertumpang tindih menghasilkan orbital molekul yakni fungsi gelombang elektron dalam molekul. Jumlah orbital molekul adalah jumlah atom dan orbital molekul ini diklasifikasikan menjadi orbital molekul ikatan, non-ikatan, atau antiikatan sesuai dengan besarnya partisipasi orbital itu dalam ikatan antar atom. Kondisi pembentukan orbital molekul ikatan adalah sebagai berikut.

Syarat pembentukan orbital molekul ikatan:
(1) Cuping orbital atom penyusunnya cocok untuk tumpang tindih.
(2) Tanda positif atau negatif cuping yang bertumpang tindih sama.
(3) Tingkat energi orbital-orbital atomnya dekat.