Download - Ikatan Kimia
-
5/19/2018 Ikatan Kimia
1/58
IKATAN KIMIA
Drs. I Gusti Agung Gede Bawa, M.Si
Jurusan KimiaFMIPA UDAYANA
2008
-
5/19/2018 Ikatan Kimia
2/58
Materi Ikatan Kimia Gaya Intramolekuler
Ikatan ionik
Ikatan kovalen
Gaya Intermolekuler
Gaya dipol-dipol
Gaya ion-dipol
Gaya dispersi
Gaya Van der Waals
Ikatan hidrogen
Ikatan logam
Stabilitas Senyawa :
Senyawa ionik (Energi Kisi)
Senyawa kovalen (Energi Ikat)
Geometri Molekuler :
Teori VSEPR
Teori Ikatan Valensi
Teori Orbital Molekul
Pembinaan Olimpiade Kimia, 23 Juli6 Agustus 2008
Polaritas Senyawa : Polaritas Ikatan
Polaritas Senyawa
-
5/19/2018 Ikatan Kimia
3/58
Pembinaan Olimpiade Kimia, 23 Juli6 Agustus 2008
Gaya Intramolekuler
1. Gaya Ionik (ikatan ion)
Gaya yang memegang atom-atom dalam suatu molekul.
Gaya Intramolekuler dibedakan menjadi dua, yaitu :
Ikatan yang terjadi sebagai akibat terjadinya serah-terima
elektron antara atom-atom yang memiliki potensial ionisasi
rendah dengan atom-atom yang memiliki affinitas elektron
tinggi.
Gol. IA ; IIA dengan VIA ; VIIA
-
5/19/2018 Ikatan Kimia
4/58
Pembinaan Olimpiade Kimia, 23 Juli6 Agustus 2008
Ikatan yang terjadi sebagai akibat penggunaan pasanganelektron secara bersama-sama diantara atom-atom yangberikatan.
2. Gaya Kovalen (ikatan kovalen)
Ikatan ini umumnya terjadi antara unsur-unsur non logam
Contoh :
HCl ; Cl2
; PCl5
-
5/19/2018 Ikatan Kimia
5/58
Pembinaan Olimpiade Kimia, 23 Juli6 Agustus 2008
Gaya Intermolekuler Gaya tarik menarik diantara molekul-molekul.
Gaya ini bertanggung-jawab terhadap :
1. Prilaku non-ideal dari suatu gas
2. Keberadaan fase terkondensasi suatu materi.
1. Gaya dipol-dipol
Gaya yang bekerja pada molekul-molekul polar
+ + +
+ + +
+ + +
-
5/19/2018 Ikatan Kimia
6/58
Pembinaan Olimpiade Kimia, 23 Juli6 Agustus 2008
2. Gaya ion-dipol
Gaya yang terjadi pada suatu ion dengan molekul polar
+ +
Na+I
Contoh :
- Hidrasi
-
5/19/2018 Ikatan Kimia
7/58
Pembinaan Olimpiade Kimia, 23 Juli6 Agustus 2008
3. Gaya dispersiGaya yang bekerja pada molekul-molekul non-polar
+ +
kation Dipol terinduksi
+ +
Dipol terinduksidipol
(c)
(b)
(a)
-
5/19/2018 Ikatan Kimia
8/58
Pembinaan Olimpiade Kimia, 23 Juli6 Agustus 2008
4. Ikatan HidrogenJenis interaksi dipol-dipol yang khusus antara atom hidrogendalam suatu ikatan polar,seperti OH atau NH dengan atom-atom yang elektronegatif, seperti O, N atau F.
Ikatan yang terjadi diantara atom-atom logam
5. Ikatan Logam
NHO
H
HH
H
-
5/19/2018 Ikatan Kimia
9/58
Pembinaan Olimpiade Kimia, 23 Juli6 Agustus 2008
Stabilitas suatu senyawa
Senyawa ionik
Stabilitas senyawa ionik bergantung pada interaksi dari semua
ion-ion yang terlibat dalam pembentukan kisi kristalnya.
Ukuran kuantitatifnya dinamakan Energi Kisi :
Energi yang diperlukan untuk memisahkan secara lengkap 1 mol
senyawa ionik padat menjadi ion-ion dalam keadaan gas.
-
5/19/2018 Ikatan Kimia
10/58
Pembinaan Olimpiade Kimia, 23 Juli6 Agustus 2008
Penentuan Energi Kisi Secara tidak langsung menggunakan siklus Born-Haber
Siklus Born-Haber menghubungkan antara energi kisi denganenergi ionisasi, affinitas elektron, dan sifat-sifat atom atau molekullainnya.
Contoh :
Penentuan energi kisi senyawa ionik LiF(s).
Pembentukan senyawa LiF(s), berdasarkan reaksi :
Li(s) + F2(g) LiF(s). Hfo= -594,1 kJ
-
5/19/2018 Ikatan Kimia
11/58
Pembinaan Olimpiade Kimia, 23 Juli6 Agustus 2008
Pembentukan senyawa ini sesungguhnya melibatkan beberapa
tahapan reaksi, yaitu :
1. Perubahan litium padat menjadi gas (entalpi sublimasi)
Li(s) Li(g) H1o= 155,2 kJ
2. Disosiasi mol gas F2menjadi atom F(g)
F2(g) F(g) H2o
= 75,3 kJ3. Ionisasi 1 mol atom Li(g)
Li(g) Li+(g) + e H3o= 520 kJ
4. Bertambahnya 1 mol e pada atom F(g) (afinitas e)
F(g) + e F(g) H4o= -333 kJ
5. Bergabungnya 1 mol Li+(g) dengan 1 mol F(g) membentuk 1
mol LiF(s)
Li+(g) + F(g) LiF(s) H5o= . ?
-
5/19/2018 Ikatan Kimia
12/58
Siklus Born-Harber
H3o
H4o
Li(g) + F(g) F(g) + Li+(g)
H1o H2
o H5o
Hfo
Li(s) + F2(g) LiF(s)
Hfo= H1
o+ H2o+ H3
o+ H4o+ H5
o
H5o= Energi kisi
-
5/19/2018 Ikatan Kimia
13/58
Pembinaan Olimpiade Kimia, 23 Juli6 Agustus 2008
Kekuatan ikatan kovalen Energi ikat disosiasi
Energi yang diperlukan untuk memutuskan ikatan tertentu dari 1mol molekul diatomik dalam keadaan gas.
H2(g) H(g) + H(g) Ho= 436,4 kJCl2(g) Cl(g) + Cl(g) H
o= 242,7 kJ
HCl(g) H(g) + Cl(g) Ho= 431,9 kJ
Energi ikat rata-rata
Mengukur kekuatan ikatan kovalen menjadi lebih komplek untukmolekul poliatomik.
-
5/19/2018 Ikatan Kimia
14/58
Pembinaan Olimpiade Kimia, 23 Juli6 Agustus 2008
H2O(g) H(g) + OH(g) Ho= 502 kJ
OH(g) H(g) + O(g) Ho
= 427 kJ
Contoh :
Energi yang diperlukan untuk memutuskan ikatan OHpertama dalam molekul H2O, berbeda dengan energi yangdiperlukan untuk memutuskan ikatan OH kedua.
Berdasarkan studi H2O di atas, kita dapat memahami mengapa
energi dari ikatan OH, dalam dua molekul yang berbeda tidak
sama.
Jadi untuk molekul poliatomik, kita hanya dapat mengatakanenergi ikat rata-ratanya.
-
5/19/2018 Ikatan Kimia
15/58
Pembinaan Olimpiade Kimia, 23 Juli6 Agustus 2008
Geometri MolekulerPenataan tiga dimensi dari suatu atom dalam molekul.
Beberapa sifat fisik dan sifat kimia, seperti titik leleh, titik didih,
densitas, dan jenis reaksi yang molekul alami dipengaruhi oleh
geometri molekulnya.
Ada dua cara yang umum dipakai untuk menentukan geometri
molekuler, khususnya senyawa kovalen.
1. Metode VSEPR
2. Teori Ikatan Valensi
-
5/19/2018 Ikatan Kimia
16/58
Pembinaan Olimpiade Kimia, 23 Juli6 Agustus 2008
Teori VSEPRDasar : tolak menolak pasangan elektron kulit valensi.
Tolak menolak ps. e. bebas x ps. e. bebas >ps. e. bebas x ps. e.
ikatan >ps. e. ikatan x ps. e. ikatan.
Pedoman menggunakan Model VSEPR
1. Tulislah struktur Lewis dari suatu molekul.
2. Hitunglah jumlah total pasangan elektron yang mengelilingi atom
pusat.
3. Ikatan rangkap 2 dan 3, dianggap sebagai ikatan tunggal.4. Dalam meramalkan sudut ikatan, ingat tolak menolak ps. e bebas x
ps. e bebas > ps. e bebas x ps. e ikatan > ps. e ikatan x ps. e ikatan.
-
5/19/2018 Ikatan Kimia
17/58
Pembinaan Olimpiade Kimia, 23 Juli6 Agustus 2008
Pedoman menulis Struktur Lewis Menulis kerangka struktur senyawa.
Umumnya, atom-atom kurang elektronegatif menempati posisi
atom pusat.
Hidrogen dan flourine biasanya menempati posisi terminal.
Hitung jumlah total elektron valensi yang terlibat
Untuk anion poliatomik, tambahkan sejumlah muatan negatif
pada jumlah total elektron valensi.
Untuk kation poliatomik, kurangi sejumlah muatan positif darijumlah total elektron valensi.
-
5/19/2018 Ikatan Kimia
18/58
Pembinaan Olimpiade Kimia, 23 Juli6 Agustus 2008
Gambarkan ikatan kovalen tunggal diantara atom pusat dan atomterminal, kemudian penuhi aturan oktet pada atom-atom terminal
dengan menambahkan pasangan elektron bebas untuk
menghabiskan jumlah total elektron valensi.
Jika atom pusat tidak memenuhi aturan oktet, cobalah ikatanrangkap dua atau rangkap tiga diantara atom pusat dan atom
terminal dengan memakai pasangan elektron bebas dari atom
terminal.
-
5/19/2018 Ikatan Kimia
19/58
Pembinaan Olimpiade Kimia, 23 Juli6 Agustus 2008
Dengan memperhatikan struktur Lewis senyawa-senyawa kovalen,maka kita dapat mengelompokan senyawa-senyawa tersebutmenjadi dua kelompok, yaitu :
1. Atom pusat tidak mempunyai pasangan elektron bebas
2. Atom pusat mempunyai pasangan elektron bebas.
Ad. 1. Atom pusat tanpa pasangan elektron bebas.
Contoh :
1. BeCl2
Be ClCl
Struktur lewis :
-
5/19/2018 Ikatan Kimia
20/58
Pembinaan Olimpiade Kimia, 23 Juli6 Agustus 2008
Karena atom pusat (Be) mengandung 2 pasangan elektron ikatan yangsaling tolak menolak, menyebabkan kedua pasangan elektron ikatan ini
menjauh sampai pada suatu posisi dimana tingkat tolakan paling
minimum, dalam hal ini membentuk sudut 180o.
2. BF3
Contoh
Struktur lewis :
B F
F
F
-
5/19/2018 Ikatan Kimia
21/58
Pembinaan Olimpiade Kimia, 23 Juli6 Agustus 2008
Tataan elektron Bentuk Contoh
Linear
Segi tiga planar
Tetrahedral
-
5/19/2018 Ikatan Kimia
22/58
Pembinaan Olimpiade Kimia, 23 Juli6 Agustus 2008
Tataan elektron Bentuk Contoh
Segitiga
bipiramida
Oktahedral
-
5/19/2018 Ikatan Kimia
23/58
Atom pusat memiliki pasangan elekron bebas
Jlm ps. e. pd
atom pusat
Jlm. Ps. e.
ikatan
Bentuk Contoh
3
4
4
2
3
2
..
Bengkokan
Segitiga piramida
Bengkokan
GeF2
NH3
H2O
-
5/19/2018 Ikatan Kimia
24/58
Jlm ps. e. pd
atom pusat
Jlm. Ps. e.
ikatan
Bentuk Contoh
5
5
5
4
3
2
Tetrahedral tak
beraturan
Bentuk T
Linear
SF4; IF4+
;XeO2F2
ClF3; ICl3
I3; ICl2
; XeF2
-
5/19/2018 Ikatan Kimia
25/58
Jlm ps. e. pd
atom pusat
Jlm. Ps. e.
ikatan
Bentuk Contoh
6
6
5
4
Piramida segiempat
Segi empat planar
BrF5; SbS52;
XeOF4
IF4; XeF4;
ICl4
-
5/19/2018 Ikatan Kimia
26/58
Latihan :
Ramalkan bentuk Geometri dari :
a. ClO3; XeO4; CO32b. SO3; CCl4; H2CO
c. FCl2+; AsF5; SeO2
d. TeF4; SbCl6; NO2
; PO43
e. SbH3; PCl4+; SiO4
4
-
5/19/2018 Ikatan Kimia
27/58
Teori Ikatan Valensi
Teori ikatan valensi menganggap bahwa elektron-elektron dalam
suatu molekul menempati orbital atom individunya.
Pembentukan ikatan terjadi akibat tumpang-tindih (overlapping)
antara orbital-orbital kulit valensi dari masing-masing atom individu.
Contoh :
Pembentukan H2merupakan hasil dari tumpang-tindih orbital 1s dari
masing-masing atom H.
-
5/19/2018 Ikatan Kimia
28/58
Pembentukan HF
Pembentukan F2
-
5/19/2018 Ikatan Kimia
29/58
Tidak semua pembentukan ikatan dapat dijelaskan dengan model
overlapping seperti di atas.
Orbital Hibrid
Contoh : senyawa BeH2
Konfigurasi elektron valensi atom Be : 1s2 2s2
Pada keadaan dasar, orbital atom 2s tidak dapat melakukan
overlapping, karena orbital ini mengandung dua elektron.
Overlapping dapat terjadi apabila masing-masing orbital
mengandung satu elektron.
Hal ini dapat dipecahkan dengan mengeksitasi sebuah elektron
valensi ke orbital diatasnya (orbital 2p), sehingga konfigurasi
elektron valensinya menjadi : 2s12p1
-
5/19/2018 Ikatan Kimia
30/58
Jika dalam kondisi ini dia melakukan overlapping dengan orbital
atom yang diikatnya, maka bentuk molekul yang diramalkan oleh
teori VSEPR maupun bentuk riilnya tak dapat dijelaskan.
Teori mekanika kuantum, memungkinkan untuk mencampur dua
orbital yang tidak sama dalam atom yang sama untuk menghasilkan
orbital-orbital hibrid.
-
5/19/2018 Ikatan Kimia
31/58
Jumlah orbital hibrid yang dihasilkan harus sama dengan jumlah
orbital yang dicampur.
Orientasi orbital-orbital hibrid yang dihasilkan, akan menentukan
bentuk geometri molekulnya.
-
5/19/2018 Ikatan Kimia
32/58
Pembentukan BCl3 Konfigurasi elektron atom B pada keadaan :
Dasar : [He] 2s22p1
Tereksitasi : [He] 2s12p2
hibrid sp2
-
5/19/2018 Ikatan Kimia
33/58
Pembentukan etana (CH3-CH3)
Konfigurasi elektron atom C pada keadaan :
Dasar : [He] 2s22p2
Tereksitasi : [He] 2s12p3
hibrid sp3
-
5/19/2018 Ikatan Kimia
34/58
(C C )
-
5/19/2018 Ikatan Kimia
35/58
Pembentukan etena (CH2=CH2)
Konfigurasi elektron atom C pada keadaan :
Dasar : [He] 2s22p2
Tereksitasi : [He] 2s12p3
hibrid sp2
Atom C hanya mengikat 3 atom lain, yaitu 1 atom C dan 2 atom H,
maka hibrid yang terjadi sp2dengan sebuah elektron yang tidak
terlibat dalam hibridisasi.
-
5/19/2018 Ikatan Kimia
36/58
-
5/19/2018 Ikatan Kimia
37/58
Pembentukan molekul formaldehid
H
H
O
C
Konfigurasi elektron atom C
pada keadaan :
Dasar : [He] 2s22p2
Tereksitasi : [He] 2s12p3
hibrid sp2
Konfigurasi elektron atom O
pada keadaan :
Dasar : [He] 2s22p4
hibrid sp2
-
5/19/2018 Ikatan Kimia
38/58
-
5/19/2018 Ikatan Kimia
39/58
Pembentukan etuna
Konfigurasi elektron atom C pada keadaan :
Dasar : [He] 2s22p2
Tereksitasi : [He] 2s12p3
hibrid sp
CC HH
-
5/19/2018 Ikatan Kimia
40/58
-
5/19/2018 Ikatan Kimia
41/58
Pembentukan gas N2
Konfigurasi elektron atom N pada keadaan :
Dasar : [He] 2s22p3
hibrid sp
-
5/19/2018 Ikatan Kimia
42/58
Pembinaan Olimpiade Kimia, 23 Juli6 Agustus 2008
Teori Orbital Molekul Berdasarkan teori orbital molekul, suatu molekul secara nyata tak
begitu banyak berbeda dengan suatu atom.
Bedanya, molekul mengandung beberapa inti, sedangkan atom hanya
satu inti.
Baik molekul maupun atom mempunyai tingkat-tingkat energi atau
orbital yang dapat ditempati elektron.
Dalam atom dinamakan orbital atom, sedangkan dalam molekuldinamakan orbital molekul
-
5/19/2018 Ikatan Kimia
43/58
Pembinaan Olimpiade Kimia, 23 Juli6 Agustus 2008
Tumpang-tindih (Overlaping) dari dua orbital atom akan menghasilkan
dua jenis orbital molekul, yaitu orbital molekul bonding (membantu
menstabilkan molekul) dan orbital molekul anti bonding (membantu
mendestabilisasi molekul).
Contoh : pembentukan molekul H2
Overlaping dua orbital 1s dalam molekul H2
Menghasilkan dua orbital molekul, yaitu orbital bonding (1s)
dan orbital antibonding (*1s).
-
5/19/2018 Ikatan Kimia
44/58
Pembinaan Olimpiade Kimia, 23 Juli6 Agustus 2008
Diagram tingkat energi orbital molekul dalam molekul H2
Konfigurasi elektron molekul H2adalah 1s2
Kedua elektron molekul H2berada pada orbital bonding, sehingga
molekul H2stabil.
-
5/19/2018 Ikatan Kimia
45/58
Pembinaan Olimpiade Kimia, 23 Juli6 Agustus 2008
Contoh : pembentukan molekul He2 Overlaping dua orbital 1s dalam molekul He2
Diagram tingkat energi orbital molekul dalam molekul He2
Konfigurasi elektron molekul He2: 1s2, *1s2
Keberadaan elektron dalam orbital molekul antibonding (*1s)
mendestabilisasi keberadaan molekul He2.
-
5/19/2018 Ikatan Kimia
46/58
Pembinaan Olimpiade Kimia, 23 Juli6 Agustus 2008
Ordo Ikatan
2
gantibondinelektronjumlahbondingelektronjumlahikatanOrdo
Jika ordo ikatan > 1, maka molekul ada atau kemungkinan ada
Jika ordo ikatan = 0, molekul tidak stabil (tidak pernah ada)
Contoh,
12
02Hmolekulikatanordo 2
Molekul stabil
02
22Hemolekulikatanordo 2
Molekul tak stabil atau tidak ada.
-
5/19/2018 Ikatan Kimia
47/58
Pembinaan Olimpiade Kimia, 23 Juli6 Agustus 2008
Overlaping orbital p
-
5/19/2018 Ikatan Kimia
48/58
Pembinaan Olimpiade Kimia, 23 Juli6 Agustus 2008
Diagram tingkat energi hasil overlaping orbital p
2p2p
2py, 2pz
*2py, *2pz
2px
*2px
-
5/19/2018 Ikatan Kimia
49/58
Pembinaan Olimpiade Kimia, 23 Juli6 Agustus 2008
Contoh :
Buatlah diagram tingkat energi molekul F2dan konfigurasi elektron
molekul F2. Apakah molekul F2stabil ?
Jawab :
Konfigurasi elektron atom F : 1s2, 2s2, 2p5
Diagram tingkat energi molekul F2
-
5/19/2018 Ikatan Kimia
50/58
1s21s21s
*1s 2
2
2s22s22s
*2s 2
2
2p52p5
2py, 2pz
*
2py
, *2pz
2px
*2px
Diagram tingkat energi molekul F2
-
5/19/2018 Ikatan Kimia
51/58
Pembinaan Olimpiade Kimia, 23 Juli6 Agustus 2008
Konfigurasi elektron molekul F2:
1s2, *1s
2, 2s2, *2s
2, 2py2, 2pz
2, 2px2, *2py
2, *2pz2.
Ordo ikatan molekul F2:
12
10Fmolekulikatanordo 2
8
Jadi molekul F2stabil.
P l it S
-
5/19/2018 Ikatan Kimia
52/58
Polaritas Senyawa
Polaritas suatu senyawa ditentukan oleh :
1. Polaritas ikatan
2. Bentuk molekul
Polaritas ikatan ditentukan oleh beda nilai keelektronegatifan dari
atom-atom yang terikat.
Beda keelektronegatifan = 0 ikatan non-polarBeda keelektronegatifan 0 ikatan polar
Contoh :
HH ; ClCl molekul non-polar, ikatan non-polarHCl ; HBr molekul polar, ikatan polar
Molekul diatomik mudah melihat polaritasnya.
U t k li t ik l it j dit t k l h b t k
-
5/19/2018 Ikatan Kimia
53/58
Untuk senyawa poliatomik, polaritasnya juga ditentukan oleh bentuk
molekulnya.
Contoh :
CO2 ikatan polar, molekul non-polar
BCl3 ikatan polar, molekul non-polar
CCl4 ikatan polar, molekul non-polar
-
5/19/2018 Ikatan Kimia
54/58
Ikatan polar, molekul non
polar
Ikatan polar, molekul polar
Ikatan polar, molekul non polar
-
5/19/2018 Ikatan Kimia
55/58
Soal :1. Klor trifluorida (ClF3) adalah zat untuk proses fluorinasi yang telah
digunakan untuk memisahkan uranium dari produk batang bahanbakar di reaktor nuklir.
a. Tulislah rumus dot Lewis ClF3
b. Tentukan hibridisasi di atom Cl yang digunakan dalam
pembentukan ClF3
c. Ramalkan gambar bentuk molekul ClF3berdasarkan orbitalhibrida yang anda uraikan pada pertanyaan b.
d. Berikan gambar bentuk lain yang mungkin, dan jelaskan
menurut anda mengapa ClF3tidak berbentuk seperti ini.
e. Hantaran listrik cairan ClF3hanya sedikit lebih rendah daripada
hantaran listrik air murni. Hantaran listrik cairan ini dijelaskan
dengan adanya autoionisasi ClF3membentuk ClF2+dan ClF4
-.
Ramalkan bentuk molekul ClF2+dan ClF4
-.
-
5/19/2018 Ikatan Kimia
56/58
2. Secara kimiawi unsur Xenon (Xe) adalah unsur lemban (inert).
Unsur ini membentuk sejumlah senyawa kimia dengan unsur-unsur
elektronegatif seperti dengan fluorin dan oksigen. Reaksi xenon
dengan fluorin yang jumlahnya beragam dapat menghasilkan XeF2dan XeF4. Selanjutnya, bila XeF2dan XeF4direaksikan dengan air,
yang bergantung pada kondisinya, dapat menghasilkan XeO3,
XeO4dan H2XeO6serta senyawa campuran seperti XeOF4. Nomor
atom Xe = 54; F = 9 dan O = 8.
Pertanyaan :
a. Gambarkan struktur keenam senyawa tersebut berdasarkan
teori ikatan valensi.
b. Prediksikan / ramalkan struktur dari keenam senyawa tersebut
berdasarkan teori VSEPR.
-
5/19/2018 Ikatan Kimia
57/58
3. Dua senyawa yang salah satu unsurnya dari halogen (fluorin) yaitu
SF4dan BrF5. Nomor atom : S = 16; Br = 35 dan F = 9.
Pertanyaan :
a. Gambarkan rumus Lewis (dot) bagi masing-masing senyawa
tersebut.
b. Gambarkan struktur ruangannya.
c. Sebutkan hibridisasinya
d. Sebutkan struktur mana yang memenuhi aturan oktet ?e. Sebutkan bentuk ruang yang terbangun dari kedua senyawa
atas dasar teori VSEPR.
f. Adakah peristiwa resonansi di kedua struktur senyawa tersebut.
-
5/19/2018 Ikatan Kimia
58/58
4. Gambarkan struktur dot Lewis untuk molekul berikut ini. Tunjukkan
muatan formalnya (bila ada) pada atom yang sesuai.
a. HCO3
-
b. SO2
c. N2O
d. (PO4)3-