Ikatan Kimia I: Ikatan Kovalen

Konfigurasi elektron

merupakan bagaimana elektron

tersebar di antara berbagai orbital atom.

1s

1

Bilangan kuantum utama n Bilangan kuantum momentum sudut l

jumlah elektron

pd orbital atau subkulit

diagram orbital

H

1s1

Urutan pengisian subkulit pada atom berelektron banyak

1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s < 3d < 4p < 5s < 4d < 5p < 6s

9.1

Elektron valensi

adalah elektron terluar dr suatu atom.

Elektron valensi adalah elektron yang berpartisipasi

pada ikatan kimia.

1A ns1 1

2A ns2 2

3A ns2np1 3

4A _ns2_np2 ₄

5A _ns2np3 ₅

6A _ns2np4 ₆

7A _ns2np5 ₇

9.2 Li + F Li+ _F

-Ikatan Ionik

1s22s1 1s22s22p5 1s2 1s22s22p6

[He] [Ne]

Li Li+ + e

-e- + F F

-F

-9.3 Energi statik (E) meningkat

jika Q meningkat dan/atau jika r turun.

senyawa Energi elektrostatik MgF₂ MgO LiF LiCl 2.957 3.938 1.036 853 Q= +2,-1 Q= +2,-2

r F < r Cl

Energi Elektrostatik

E = kQ+Q

-r

Q₊ adalah muatan dari kation

Q_- adalah muatan dari anion r merupakan jarak antara ion

Energy Elektrostatik (E) merupakan energi yang dibutuhkan

9.3 Siklus Born-Haber untuk Menentukan Energi Elektrostatik

Kimia dalam Kehidupan:

Sodium Klorida

Tambang Garam Penguapan air oleh Matahari menjadi Garam

Ikatan kovalen adalah ikatan yang terbentuk karena pemakaian bersama dua elektron oleh dua atom.

Kenapa dua atom berbagi elektron?

F + F

7e- 7e

-F -F

8e- _8e

-F -F

F F

Struktur Lewis untuk F₂

Pasangan elektron bebas Pasangan elektron bebas Pasangan elektron bebas Pasangan elektron bebas

Ikatan kovalen tunggal

Ikatan kovalen tunggal

8e

-H + O + H H O H atau H O H

2e- 2e -Struktur Lewis air

Ikatan ganda – dua atom menggunakan dua atau lebih

pasangan elektron bersama-sama.

Ikatan kovalen tunggal

O C O atau O C O

8e-8e- 8e

-Ikatan ganda

Ikatan ganda

Ikatan rangkap tiga – dua atom menggunakan bersama

tiga pasang elektron.

N N

8e-8e

-N N

Ikatan rangkap tiga Ikatan rangkap tiga

atau

Tipe Ikatan

Panjang Ikatan

(pm)

C

-

C

154

C



C

133

C



C

120

C

-

N

143

C



N

138

C



N

116

Panjang Ikatan Kovalen

Panjang Ikatan

H F H F

Ikatan kovalen polar

atau ikatan polar dimana

elektron-elektron menghabiskan lebih banyak

waktunya untuk berada di dekat salah satu atom.

Daerah kaya elektron

Daerah

miskin elektron _e- _{miskin e}- _kaya

+ 

Keelektronegatifan

adalah kemampuan suatu atom

untuk menarik elektron dalam ikatan kimia.

Afinitas Eletron -

terukur

, Cl tertinggi

Keelektronegatifan -

relatif

, F tertinggi

X _(g) + e- X

-(g)

Kovalent

berbagi e

-Kovalen Polar

transfer sebagian e

-Ionik

transfer e

-Meningkatnya perbedaan keelektronegatifan

Klasifikasi ikatan berdasarkan perbedaan keelektronegatifan

Perbedaan Tipe Ikatan

0 Kovalen

 2 Ionik

0 < dan <2 Kovalen Polar

Tentukan apakah ikatan berikut adalah ionik, kovalen polar, Atau kovalen: Ikatan pada CsCl; ikatan pada H₂S; dan

Ikatan NN pada H₂NNH₂.

Cs – 0,7 Cl – 3,0 3,0 – 0,7 = 2,3 Ionik

H – 2,1 S – 2,5 2,5 – 2,1 = 0,4 Kovalen Polar

N – 3,0 N – 3,0 3,0 – 3,0 = 0 Kovalen

1. Tulis kerangka struktur dari senyawa bersangkutan, yg terdiri dari lambang kimia atom2 yg terlibat dan

menempatkan atom2 yg berikatan secara berdekatan satu dg yg lain.

2. Hitunglah total elektron valensi daris emua atom yg terlibat. Tambahkan 1 untuk tiap muatan negatif. Kurangkan 1

untuk tiap muatan positif.

3. Lengkapi oktet dari semua atom yang terikat pada atom pusat kecuali hidrogen.

4. Jika aturan oktet belum tercapai pada atom pusat, gunakan pasangan elektron bebas dari atom-atom disekitarnya

untuk menambahkan ikatan rangkap dua atau tiga di antara atom pusat dan atom di sekitarnya sampai aturan

terpenuhi.

Penulisan Struktur Lewis

Tuliskan Struktur Lewisdari nitrogen trifluorida (NF₃).

Tahap 1 – N kurang elektronegatif dibanding F, tempatkan N di pusat

F N F

F

Tahap 2 – Hitung elektron valensi N - 5 (2s2_2p3_{) dan F - 7 (2s}2_2p5₎ 5 + (3 x 7) = 26 elektron valensi

Tahap 3 – Gambar ikatan tunggal antara atom N dan F dan lengkapi oktet pada atom N dan F.

Tahap 4 - Periksa, apakah # e- _{pd struktur sebanding dengan} jumlah valensi e- _?

3 ikatan tunggal (3x2) + 10 pasangan bebas (10x2) = 26 elektron valensi

Tulis struktur Lewis dari ion karbonat ion (CO₃2-).

Tahap 1 – C kurang elektronegatif dari O, tempatkan C di pusat

O C O

O

Tahap 2 – Jumlahkan elektron valensi C - 4 (2s2_2p2_{) dan O - 6 (2s}2_2p4₎ -2 muatan – 2e

-4 + (3 x 6) + 2 = 24 elektron valensi

Tahap 3 – Gambar ikatan tunggal atom C dan O dan lengkapi oktet pada atom C dan O.

Tahap 4 - Periksa, apakah # dr e- _{pd struktur sebanding dg} jumlah e- _valensi?

3 ikatan tunggal (3x2) + 10 pasangan bebas (10x2) = 26 elektron valensi

9.6 Tahap 5 - terlalu banyak elektron, buat ikatan ganda dan cek ulang # e

-2 ikatan tunggal (-2x-2) = 4 1 ikatan ganda = 4 8 ps. bebas (8x2) = 16

9.7 Dua kerangka struktur yg mungkin dr formaldehida (CH₂O)

H C O H H C O

H

Muatan Formal adalah jumlah elektron valensi dalam atom

bebas dikurangi jumlah elektron yang dimiliki oleh atom tersebut di dalam struktur Lewis.

Muatan formal suatu atom pd Struktur Lewis =

1 2 total jumlah ikatan elektron

(

)

total jml elektron valensi pd atom bebas

-

total jumlah elektron tdk

berikatan

H C O H

C – 4 e -O – 6 e -2H – 2x1 e

-12 e

-2 ikatan tunggal (-2x-2) = 4 1 ikatan ganda = 4 2 ps. bebas (2x2) = 4

Total = 12

muatan formal

pd C = 4 -2 - ½ x 6 = -1 muatan formal

pd O = 6 -2 - ½ x 6 = +1 Muatan formal

pd atom dlm

struktur Lewis =

1 2 total jumlah ikatan elektron

(

)

total jumlah elektron valensi pd atom bebas

-

total jumlah elektron yg

tdk terikat

--1 +1

C – 4 e -O – 6 e -2H – 2x1 e

-12 e

-2 ikatan tunggal (-2x-2) = 4 1 ikatan ganda = 4 2 ps. bebas (2x2) = 4

Total = 12

H

C O

H

Muatan formal

pd C = 4 - 0 - ½ x 8 = 0 Muatan formal

pd O = 6 -4 - ½ x 4 = 0 muatan formal

pd atom dlm

struktur Lewis =

1 2 total jumlah ikatan elektron

(

)

total jumlah elektron valensi pada atom bebas

-

total jumlah elektron yg

tdk terikat

-0 0

Muatan Formal dan Struktur Lewis

9.7 1. Pada molekul netral, struktur Lewis tanpa muatan formal

lebih disukai dari struktur dengan muatan formal.

2. Struktur Lewis dengan muatan formal yang besar kurang disukai daripada struktur dengan muatan formal yg kecil.

3. Diantara struktur Lewis dengan distribusi muatan formal yang serupa, struktur yang paling disukai adlah struktur yang muatan negatifnya berada pada atom yang lebih elektronegatif.

Yang manakah struktur Lewis bagi CH₂O?

H C O H

-1 +1 _H

C O

H

Struktur resonansi adalah salah satu dari dua atau lebih

struktur Lewis untuk satu molekul yang tidka dapat dinyatakan secara tepat dengan hanya menggunakan satu struktur Lewis.

O O+ O - - O +O O

O C O

O

-

-O C O

O -O C O O -- _9.8

Pengecualian Aturan Oktet

Oktet Taklengkap

H Be H

Be – 2e

-2H – 2x1e

-4e

-BeH₂

BF₃

B – 3e

-3F – 3x7e

-24e

-F B F

F

3 ikatan tunggal (3x2) = 6 9 ps. bebas (9x2) = 18

Total = 24

Pengecualian Aturan Oktet

Molekul Berelektron Ganjil

N – 5e

-O – 6e

-11e

-NO N O

Oktet yang diperluas (atom2 dr unsur2 dg bilangan utama kuantum n > 2)

SF₆

S – 6e

-6F – 42e

-48e -S F F F F F F

6 ikatan tunggal (6x2) = 12 18 ps. bebas (18x2) = 36

Total = 48

Kimia dalam Kehidupan: Katakan JANGAN

NO₂- _{(aq) + Fe}2+ _{(aq) + 2H}+ _(aq) NO (g) + Fe3+ _{(aq) + H}

2O (l)

N₂ (g) + O₂ (g) 2NO (g)

Perubahan entalpi yang diperlukan untuk memutuskan ikatan tertentu dlm satu mol gas molekul gas disebut Energi Ikatan.

H_{2 (g)} H _(g) + H _{(g) }H0 = 436,4 kJ

Cl_{2 (g)} Cl _(g)+ Cl _{(g) }H0 = 242,7 kJ

HCl _(g) H _(g) + Cl _{(g) }H0 = 431,.9 kJ

O_{2 (g)} O _(g) + O _{(g) }H0 = 498,7 kJ _{O O}

N_{2 (g)} N _(g) + N _{(g) }H0 = 941,4 kJ _N N

Energi Ikatan

Energi Ikatan

Ikatan tunggal < Ikatan Ganda < Ikatan Rangakp Tiga

Energi ikatan rata2 dalam molekul poliatomik

H₂O _(g) H _(g)+ OH _{(g) }H0 = 502 kJ

OH _(g) H _(g)+ O _{(g) }H0 = 427 kJ

Energi ikatan OH rata2 = 502 + 427

2 = 464 kJ

Energi Ikatan (BE) dan perubahan Entalpi dalam reaksi

H0 = total energi masuk – total energi keluar

= _BE(reaktan) – _BE(produk)

Bayangkan suatu reaksi dilakukan dengan memutuskan seluruh ikatan2 pada reaktan dan kemudian atom2 gas digunakan untuk membentuk seluruh ikatan2 pada produk.

Gunakan energi ikatan utk menghitung perubahan entalpi: H_{2 (g)} + F_{2 (g)} 2HF _(g)

H0 = BE(reaktan) – BE(produk)

Ikatan yg terputus Jumlah ikatan yg terputus Energi ikatan (kJ/mol) Perubahan energi (kJ)

H H 1 436,4 436,4

F F 1 156,9 156,9

Ikatan yg terbentuk Jumlah ikatan yg terbentuk Energi ikatan (kJ/mol) Perubahan energi (kJ)

H F 2 568,2 1.136,4

H0 = 436,4 + 156,9 – 2 x 568,2 = -543,1 kJ