IKATAN DAN UNSUR KIMIA

IKATAN DAN UNSUR 

Selain gas mulia di alam unsur-unsur tidak selalu berada sebagai unsur bebas (sebagai atom tunggal), tetapi kebanyakan bergabung atau berikatan dengan atom unsur lain. Tahun 1916 G.N. Lewis dan W. Kossel menjelaskan hubungan kestabilan gas mulia dengan konfigurasi elektron. Kecuali He; mempunyai 2 elektron valensi; unsur-unsur gas mulia mempunyai 8 elektron valensi sehingga gas mulia bersifat stabil. Atom-atom unsur cenderung mengikuti gas mulia untuk mencapai kestabilan. Jika atom berusaha memiliki 8 elektron valensi, atom disebut mengikuti aturan oktet. Unsur-unsur dengan nomor atom kecil (seperti H dan Li) berusaha mempunyai elektron valensi 2 seperti He disebut mengikuti aturan duplet.

Ikatan Kimia

Dalam ikatan kimia, cara yang diambil unsur supaya dapat mengikuti gas mulia, yaitu:

1. melepas atau menerima elektron;
2. pemakaian bersama pasangan elektron.

Ikatan kimia yang akan dibahas kali ini terdapat tiga jenis ikatan yaitu ikatan ion, ikatan kovalen, dan ikatan logam. Sebelum memahami ketiga janis ikatan tersebut, terlebih dahulu sahabat harus memahami arti dari ikatan kimia itu sendiri.

Pengertian Ikatan Kimia

Ikatan Kimia adalah interaksi yang menjelasakan hubungan antar atom sehingga menjadi molekul ion, kristal, dan spesies yang stabil lainnya.

1) Ikatan Ion

Ikatan ion terbentuk akibat adanya melepas atau menerima elektron oleh atom-atom yang berikatan. Atom-atom yang melepas elektron menjadi ion positif (kation) sedang atom-atom yang menerima elektron menjadi ion negatif (anion). Ikatan ion biasanya disebut ikatan elektrovalen. Senyawa yang memiliki ikatan ion disebut senyawa ionik. Senyawa ionik biasanya terbentuk antara atom-atom unsur logam dan nonlogam. Atom unsur logam cenderung melepas elektron membentuk ion positif, dan atom unsur nonlogam cenderung menangkap elektron membentuk ion negatif. Contoh: NaCl, MgO, CaF2, Li2O, AlF3, dan lain-lain.

Lambang titik elektron Lewis terdiri atas lambang unsur dan titik-titik yang setiap titiknya menggambarkan satu elektron valensi dari atom-atom unsur. Titik-titik elektron adalah elektron terluarnya.

Tabel contoh-contoh lambang titik elektron lewis

Untuk membedakan asal elektron valensi penggunaan tanda (O) boleh diganti dengan tanda (x), tetapi pada dasarnya elektron mempunyai lambang titik Lewis yang mirip. Lambang titik Lewis untuk logam transisi, lantanida, dan aktinida tidak dapat dituliskan secara sederhana, karena mempunyai kulit dalam yang tidak terisi penuh. Contoh penggunaan lambang titik Lewis dalam ikatan ion sebagai berikut.

Sifat-sifat fisika senyawa ionik pada umumnya:

1. Pada suhu kamar berwujud padat;
2. Struktur kristalnya keras tapi rapuh;
3. Mempunyai titik didih dan titik leleh tinggi;
4. Larut dalam pelarut air tetapi tidak larut dalam pelarut organik;
5. Tidak menghantarkan listrik pada fase padat, tetapi pada fase cair (lelehan) dan larutannya menghantarkan listrik. 

2) Ikatan Kovalen

Ikatan kovalen terjadi karena pemakaian bersama pasangan elektron oleh atom-atom yang berikatan. Pasangan elektron yang dipakai bersama disebut pasangan elektron ikatan (PEI) dan pasangan elektron valensi yang tidak terlibat dalam pembentukan ikatan kovalen disebut pasangan elektron bebas (PEB). Ikatan kovalen umumnya terjadi antara atom-atom unsur nonlogam, bisa sejenis (contoh: H2, N2, O2, Cl2, F2, Br2, I2) dan berbeda jenis (contoh: H2O, CO2, dan lain-lain). Senyawa yang hanya mengandung ikatan kovalen disebut senyawa kovalen.

Berdasarkan lambang titik Lewis dapat dibuat struktur Lewis atau rumus Lewis. Struktur Lewis adalah penggambaran ikatan kovalen yang menggunakan lambang titik Lewis di mana PEI dinyatakan dengan satu garis atau sepasang titik yang diletakkan di antara kedua atom dan PEB dinyatakan dengan titik-titik pada masing-masing atom.

Macam-macam ikatan kovalen:

1. Berdasarkan jumlah PEI-nya ikatan kovalen dibagi 3:

• Ikatan kovalen tunggal

Ikatan kovalen tunggal yaitu ikatan kovalen yang memiliki 1 pasang PEI.

Contoh: H2, H2O (konfigurasi elektron H = 1; O = 2, 6)

• Ikatan kovalen rangkap dua

Ikatan kovalen rangkap 2 yaitu ikatan kovalen yang memiliki 2 pasang PEI.

Contoh: O2, CO2 (konfigurasi elektron O = 2, 6; C = 2, 4)

• Ikatan kovalen rangkap tiga

Ikatan kovalen rangkap 3 yaitu ikatan kovalen yang memiliki 3 pasang PEI.

Contoh: N2 (Konfigurasi elektron N = 2, 5)

2. Berdasarkan kepolaran ikatan, ikatan kovalen dibagi 2:

• Ikatan kovalen polar

Ikatan kovalen polar adalah ikatan kovalen yang PEInya cenderung tertarik ke salah satu atom yang berikatan. Kepolaran suatu ikatan kovalen ditentukan oleh keelektronegatifan suatu unsur. Senyawa kovalen polar biasanya terjadi antara atom-atom unsur yang beda keelektronegatifannya besar, mempunyai bentuk molekul asimetris, mempunyai momen dipol [μ = hasil kali jumlah muatan (q) dengan jaraknya (r)] ≠ 0.

Contoh:

1) HF

H – F

Keelektronegatifan 2,1; 4,0

Beda keelektronegatifan = 4,0 – 2,1 = 1,9

μ = q x r = 1,91 

• Ikatan kovalen nonpolar

Ikatan kovalen nonpolar yaitu ikatan kovalen yang PEInya tertarik sama kuat ke arah atom-atom yang berikatan. Senyawa kovalen nonpolar terbentuk antara atom-atom unsur yang mempunyai beda keelektronegatifan nol atau mempunyai momen dipol = 0 (nol) atau mempunyai bentuk molekul simetri.

3. Ikatan kovalen koordinasi

Ikatan kovalen koordinasi adalah ikatan kovalen yang PEInya berasal dari salah satu atom yang berikatan.

Contoh:

NH4+

NH3 + H+ → NH4+

Sifat-sifat fisis senyawa kovalen:

1. Pada suhu kamar berwujud gas, cair (Br2), dan ada yang padat (I2);
2. Padatannya lunak dan tidak rapuh;
3. Mempunyai titik didih dan titik leleh rendah;
4. Larut dalam pelarut organik tapi tidak larut dalam air;
5. Umumnya tidak menghantarkan listrik.

3) Ikatan Logam

Ikatan logam adalah ikatan kimia yang terbentuk akibat penggunaan bersama elektron-elektron valensi antaratomatom logam. Contoh: logam besi, seng, dan perak. Ikatan logam bukanlah ikatan ion atau ikatan kovalen. Salah satu teori yang dikemukakan untuk menjelaskan ikatan logam adalah teori lautan elektron.

Contoh terjadinya ikatan logam. Tempat kedudukan elektron valensi dari suatu atom besi (Fe) dapat saling tumpang tindih dengan tempat kedudukan elektron valensi dari atom-atom Fe yang lain. Tumpang tindih antarelektron valensi ini memungkinkan elektron valensi dari setiap atom Fe bergerak bebas dalam ruang di antara ion-ion Fe+ membentuk lautan elektron. Karena muatannya berlawanan (Fe2+ dan 2 e–), maka terjadi gaya tarik-menarik antara ion-ion Fe+ dan elektron-elektron bebas ini. Akibatnya terbentuk ikatan yang disebut ikatan logam.

Adanya ikatan logam menyebabkan logam bersifat:

1. Pada suhu kamar berwujud padat, kecuali Hg;
2. Keras tapi lentur/dapat ditempa;
3. Mempunyai titik didih dan titik leleh yang tinggi;
4. Penghantar listrik dan panas yang baik;
5. Mengilap.

Bilangan Kuantum

PENGERTIAN BILANGAN KUANTUM

BILANGAN KUANTUM

Menurut mekanika gelombang,setiap tingkat energi dalam atom diasosiasikan dengan satu atau lebih orbital. Untuk menyatakan kedudukan (tingkat energi,bentuk,serta orientasi) suatu orbital menggunakan tiga bilangan kuantum,yaitu bilangan kuantum utama (n), bilangan kuantum azimuth (l), dan bilangan kuantum magnetik (ml atau m) (James E. Brady, 1990).

• Bilangan Kuantum Utama (n)
  
  
                
  Gambar 1. Bilangan Kuantum n
  

• Bilangan Kuantum Azimuth
  
  
  Mekanika gelombang meramalkan bahwa setiap kulit (tingkat energi) tersusun dari beberapa subkulit (subtingkat energi) yang masing-masing subkulit tersebut dicirikan oleh bilangan kuantum azimuth yang diberi lambang (l).
  Bilangan kuantum azimut mempunyai harga dari 0 sampai dengan (n-1) untuk setiap n, dan menunjukan letak elektron dalam subkulit. Setiap kulit terdiri dari subkulit (jumlah subkulit tidak sama untuk setiap kulit elektron), dan setiap subkulit dilambangkan berdasarkan pada harga bilangan kuantum azimut (l).
  Untuk setiap subkulit diberi lambang berdasarkan harga bilangan kuantum l.

         

Lambang s, p, d, f diambil dari nama spektrum yang dihasilkan oleh logam alkali dari Li sampai dengan Cs yang terdiri dari empat deret, yaitu tajam (sharp), utama (principal), kabur (diffuse), dan dasar (fundamental). Sampai saat ini, elektron-elektron baru menempati subkulit-subkulit s, p, d, dan f. Sedangkan subkulit g, h, dan i belum terisi elektron.

Tabel di bawah ini menunjukan keterkaitan jumlah kulit dengan banyaknya subkulit serta jenis subkulit dalam suatu atom.

   
    Tabel 1. Hubungan Jumlah Sub-kulit dengan kulit

• Bilangan Kuantum Magnetik (m)
  
  menyatakan orbital khusus yang ditempati elektron pada suatu subkulit. Bilangan kuantum magnetik juga menyatakan orientasi khusus dari orbital itu dalam ruang relatif terhadap inti. Nilai bilangan kuantum magnetik bergantung pada nilai bilangan kuantum azimuth, yaitu semua bilangan bulat mulai dari –l sampai dengan +l, termasuk 0.

    

Tabel 2 Hubungan Bilangan Kuantum Azimut dengan Bilangan Kuantum Magnetik

Dari tabel di atas terlihat bahwa nilai magnetik (m) diantara – l sampai + l (l = bilangan kuantum azimut). Nilai bilangan kuantum magnetik suatu elektron tergantung pada letak elektron tersebut dalam orbital. Nama-nama kotak di atas sesuai dengan bilangan kuantum magnetiknya. Dan perlu diingat juga dengan mengabaikan tanda -/+ maka nilai m tidak mungkin lebih besar dari nilai l.

• Bilangan Kuantum Spin (s)
  
  Sambil beredar mengintari inti, elektron juga berputar pada sumbunya. Gerak berputar pada sumbu ini disebut rotasi. Hanya ada dua kemungkinan arah rotasi elektron, yaitu searah atau berlawanan arah jarum jam. Kedua arah yang berbeda itu dinyatakan dengan bilangan kuantum spin (s) yang mempunyai nilai s = + 1/2 atau s = – 1/2. Akibatnya satu orbital hanya dapat ditempati oleh maksimum dua elektron, di mana kedua elektron itu haruslah mempunyai spin yang berlawanan, sehingga menghasilkan medan magnet yang berlawanan pula. Medan magnet yang berlawanan ini diperlukan untuk mengimbangi gaya tolak-menolak listrik yang ada (karena muatan sejenis).

         
Gambar 2 | Arah Putar Elektron pada Sumbunya

Dapat disimpulkan bahwa kedudukan suatu elektron dalam suatu atom dinyatakan oleh empat bilangan kuantum, yaitu:

Kimia Anorganik

Hakikat ILMU KIMIA DAN STRUKTUR TEORI ATOm

1 Ilmu Kimia

Apa itu kimia?dalam bahasa yunani: perubahan benda/zat.

kimia adalah ilmu yang mempelajari mengenai komposisi,sturktur,dan sifat zat atau materi dari skala atom hingga molekul serta perubahan atau transformasi serta interaksi mereka untuk membentuk materi yang ditemukan sehari-hari.

Kimia dalam kehidupan sehari-hari ada dimana-mana, semua yang anda rasakan anda cium,dan cicipi adalah kimia.

Kebanyakan orang salah paham dengan kimia karna menganggap bahwa kimia ada di laboratorium,makanan berbahaya. Padahal para ahli menyakini, bahwa segala sesuatu yang ada dialam ini adalah kimia.

Ilmu kimia memiliki banyak cabang-cabang:

•           Kimia analitik : cabang ilmu kimia yang berfokus pada analisis cuplikan material untuk mengatahui kompsisi,sturktur,dan fungsi kimiawinya.

•           Kimia organik : salah satu bidang kimia yang mempelajari struktur,sifat dan komposisi suatu senyawa.

•           Kimia anorganik : salah satu cabang ilmu kimia yang mempelajari tentang senyawa anorganik dan arganologam.

•           Biokimia : ilmu yang membahas tentang zat-zat kimia penyusun tubuh mahkluk hidup, serta reaksi-reaksi proses kimia, yang berlangsung di dalam tubuh makhluk hidup.

•           Kimia fisika : cabang ilmu kimia yang mempelajari tentang seluru fenomena kimia yang meliputi konteks sub atomik,atomik,dan makroskopik dalam sistem kimia pada kaitannya dengan hukum dan konsep fisika.

Pernahkah kalian meminum obat saat anda sakit? jika pernah, apakah kandungan yang terdapat dalam obat tersebut sehingga dapat menyembuhkan penyakit? iya, pastinya karena adanya kandungan bahan-bahan kimia dalam obat tersebut. Nah, Apa saja sih manfaat ilmu kimia dalam kehidupan sehari-hari, selain obat? Berikut ini penjelasannya.

1.         Manfaat Ilmu Kimia – Bidang Kedokteran

            Manfaat ilmu kimia yang pertama pada kehidupan manusia adalah dalam bidang kedokteran. Untuk membantu penyembuhan pasien yang mengidap suatu penyakit, digunakan obat-obatan yang dibuat berdasarkan hasil riset terhadap proses dan reaksi kimia bahan-bahan yang berkhasiat yang dilakukan dalam cabang kimia farmasi.

 2.        Manfaat Ilmu Kimia – Bidang Pertanian

Mungkin Anda bingung, apa hubungan antara ilmu kimia dan bidangpertanian, lalu apa manfaat ilmu kimia bagi bidang pertanian? Baiklah, bukankah untuk mengembalikan kesuburan tanah, perlu dilakukan penambahan pupuk, sedangkan hama dapat diatasi dengan penambahan pestisida. Manfaat dan bahaya penggunaan pupuk dan pestisida harus dipahami sehingga tidak terjadi kesalahan dalam penggunaannya. Hal yang harus diingat adalah pupuk dan pestisida adalah “produk” dari ilmu kimia.

 3.        Manfaat Ilmu Kimia – Bidang Geologi

            Bidang ini berkaitan dengan penelitian batu-batuan (mineral) dan pertambangan gas dan minyak bumi. Proses penentuan unsur-unsur yang menyusun mineral dan tahap pendahuluan untuk eksplorasi, menggunakan dasar-dasar ilmu kimia. Manfaat ilmu kimia dalam bidang ini untuk membantu memahami serta mengerti temuan para peneliti tentang bebatuan atau “benda-benda” alam.

 4.        Manfaat Ilmu Kimia – Bidang Biologi

Bidang ini khusus mempelajari tentang makhluk hidup (hewan dan tumbuhan). Proses kimia yang berlangsung dalam makhluk hidup meliputi pencernaan makanan, pernapasan, metabolisme, fermentasi,fotosintesis dan lain-lain. Untuk mempelajari hal tersebut, diperlukan pengetahuan tentang struktur dan sifat senyawa yang ada, seperti

karbohidrat, protein, vitamin, enzim, lemak, asam nukleat dan lain-lain. Meskipun secara umum, bidang ini lebih erat kaitannya dengan ilmu biologi, namun manfaat ilmu kimia juga nyatanya sedikit banyak berpengaruh dalam bidang biologi ini.

 5.        Manfaat Ilmu Kimia – Bidang Hukum

Anda bingung apa kaitan bidang hukum dengan ilmu kimia? Bidanghukum secara langsung memang tidak ada hubungan dengan ilmu kimia, namun manfaat ilmu kimia dalam bidang hukum ini dapat dirasakan ketika diberlakukannya pemeriksaan peralatan buktikriminalitas (kriminologi). Bagian tubuh tersangka dapat diperiksa dengan memeriksa struktur DNA-nya karena struktur DNA setiap orang berbeda-beda. Pemeriksaan ini melibatkan ilmu kimia.

 6.        Manfaat Ilmu Kimia – Bidang Mesin

Manfaat Ilmu kimia juga bisa mengenai bidang permesinan yaitu mempelajari sifat dan komposisi logam yang baik untuk pembuatanmesin, mempelajari sifat, komposisi bahan bakar dan minyak pelumas mesin.

 7.        Manfaat Ilmu Kimia – Bidang Teknik Sipil

Bahan-bahan yang digunakan dalam bidang ini adalah semen, kayu, cat, paku, besi, paralon (pipa PVC), lem dan sebagainya. Semua bahan tersebut dihasilkan melalui riset yang berdasarkan ilmu kimia. Manfaat ilmu kimia dalam hal ini adalah agar bahan-bahan bangunan tersebut dapat diketahui kelebihan serta kekurangannya, sehingga dapat meminimalisir kecelakaan dikemudian hari.

 8.        Manfaat ilmu kimia – Bidang Arkeologi

Ilmu arkeologi identik dengan penelitian fosil fosil.contohnya para arkeolog memanfaatkan teknologi kimia bernama radioisotope karbon – 14 untuk mencari tahu usia fosil tersebut.

9.         Manfaat imu kimia – bidang kecantikan

contohnya dapat kita temui pada kosmetik,shampoo,pembersih wajah,parfum dan lainnya.

STRUKTUR TEORI ATOM

A. Partikel penyusun Atom

atom merupakan partikel terkecil materi yang tidak dapat terbagi lagi. Teori atom ini dapat menjelaskan hukum kekekalan massa dan hukum perbandingan tetap, tetapi tidak dapat menjelaskan tentang sifat listrik materi dan daya gabung unsur-unsur.

1. Penemuan Elektron

Penemu elektron adalah J.J Thomson melalui percobaan sinar katode.Muatan elektron ditemukan oleh Robert Milikan melalui percobaan tetesan halus minyak

2. Penemuan Proton

Penemu proton adalah Eugene Goldstein  melalui percobaan sinar katode yang telah dimodifikasi, yaitu memberi lubang (saluran) di tengah katode.

3. Penemuan Neutron

Penemu neutron adalah James Chadwick melalui percobaan dengan menembaki atom Berilium dengan sinar alfa. Neutron tidak bermuatan.

4.  Penemuan Inti Atom

Penemu inti atom adalah Ernest Rutherford bersama dua muridnya yaitu  Hans Geiger dan Ernest Marsden dengan nama Eksperimen penghamburan sinar alpha.Inti atom tersusun atas proton dan neutron. Proton dan neutron disebut  nukleon.

B.  Nomor Atom dan Nomor Massa 

1. Nomor Atom (Z)

Nomor atom suatu unsur sama dengan jumlah proton. Untuk atom netral, jumlah proton = jumlah elektronNo. Atom  = Jumlah proton = Jumlah elektronContoh : Atom Oksigen bernomor atom 8 sehingga memiliki 8 proton dan 8 elektron.

2. Nomor Massa (A)

Nomor massa adalah jumlah nukleon (proton dan neutron) yang terdapat dalam inti atom.No. Massa  = Jumlah proton + Jumlah neutronContoh :  Atom natrium terdiri atas 11 proton dan 12 neutron, berarti nomor massa atom natrium =  11 +  12  = 23

3. Lambang Unsur (X)

Susunan suatu unsur netral dapat dinyatakan dengan lambang:

Dimana :

X = lambang unsur

Z = nomor atom

= jumlah proton dalam inti  (p)

= jumlah elektron yang mengelilingi inti

A= nomor massa

=  jumlah proton  +  jumlah neutron (n)

n = neutron (n = A – Z)

C. Isotop, Isobar, dan Isoton

1. IsotopIsotop adalah atom-atom unsur yang mempunyai nomor atom sama (proton) tetapi nomor massanya berbeda.

Contoh :

• Karbon alam terdiri atas 2 jenis isotop yaitu ₆C¹² dan  ₆C¹³    

2. Isobar

Isobar adalah atom-atom unsur yang berbeda (nomor atom berbeda) tetapi mempunyai nomor massa yang sama.

Contoh :

• Isotop ₆C¹⁴ adalah isobar dengan isotop ₇N¹⁴

3. Isoton

Isoton adalah atom-atom unsur yang berbeda (nomor atom berbeda) tetapi mempunyai jumlah neutron yang sama.

Contoh :

Isotop ₆C¹³ dan isotop ₇N¹⁴ adalah isoton (keduanya mempunyai 7 neutron).

E. Perkembangan Teori Atom

1. Model Atom Dalton

Model atom Dalton (1805) Atom sebagai bola pejal

1. Atom merupakan partikel terkecil suatu materi yang berbentuk bola.
2. Atom tidak dapat diciptakan dan dimusnahkan
3. Atom dari unsur yang sama mempunyai sifat yang sama, atom dari unsur yang berbeda mempunyai sifat yang berbeda pula
4. Pada reaksi kimia terjadi penggabungan atau pemisahan atom-atom
   
   Kelemahan:
   • Tidak dapat menjelaskan sifat listrik materi
   • Tidak dapat menjelaskan daya gabung unsur-unsur. Misalnya mengapa satu atom oksigen dapat mengikat dua atom hidrogen membentuk air.

2. Model Atom J. J. Thomson

Model Atom Thomson (1897) Atom bermuatan positif ditaburi elektron bermuatan negatif

Setelah menemukan elektron, Thomson menggambarkan bahwa atom merupakan bola pejal bermuatan positif dan di dalamnya bertebaran elektron-elektron yang bermuatan negatif bagaikan kismis dalam roti kismis, secara keseluruhan atom bersifat netral.

Kelemahan :

Tidak dapat menerangkan dinamika reaksi kimia yang terjadi antar atom

3. Model Atom Ernest Rutherford
   
   Setelah menemukan inti atom, Rutherford mengemukakan model atom yang menyatakan bahwa atom terdiri atas inti atom yang bermuatan positif dan dikelilingi oleh elektron-elektron yang bermuatan negatif.

Model Atom Rutherford (1911). Inti atom bermuatan positif yang dikelilingi elektron bermuatan negatif