SIFAT FISIK SENYAWA ION DAN KOVALEN

SIFAT- SIFAT FISIK SENYAWA ION DAN KOVALEN

A.   Pendahuluan

Ikatan kimia adalah sebuah proses fisika yang bertanggung jawab dalam interaksi gaya tarik menarik antara dua atom atau molekul yang menyebabkan suatu senyawa diatomik atau poliatomik menjadi stabil. Penjelasan mengenai gaya tarik menarik ini sangatlah rumit dan dijelaskan oleh elektrodinamika kuantum. Dalam prakteknya, para kimiawan biasanya bergantung pada teori kuantum atau penjelasan kualitatif yang kurang kaku (namun lebih mudah untuk dijelaskan) dalam menjelaskan ikatan kimia. Secara umum, ikatan kimia yang kuat diasosiasikan dengan transfer elektron antara dua atom yang berpartisipasi. Ikatan kimia menjaga molekul-molekul, kristal, dan gas-gas diatomik untuk tetap bersama. Selain itu ikatan kimia juga menentukan struktur suatu zat.

Kekuatan ikatan-ikatan kimia sangatlah bervariasi. Pada umumnya, ikatan kovalen dan ikatan ion dianggap sebagai ikatan “kuat”, sedangkan ikatan hidrogen dan ikatan van der Waals dianggap sebagai ikatan “lemah”. Hal yang perlu diperhatikan adalah bahwa ikatan “lemah” yang paling kuat dapat lebih kuat daripada ikatan “kuat” yang paling lemah. 

 Berikut akan dijelaskan lebih rinci mengenai Ikatan Ion, Ikatan kovalen, beserta pembentukan ikatan dan sifat-sifatnya :

1.    Ikatan ion

        Ikatan ion (atau ikatan elektrokovalen) adalah jenis ikatan kimia yang dapat terbentuk antara ion-ion logam dengan non-logam (atau ion poliatomik seperti amonium) melalui gaya tarik-menarik elektrostatik. Dengan kata lain, ikatan ion terbentuk dari gaya tarik-menarik antara dua ion yang berbeda muatan. Misalnya pada garam meja (natrium klorida). Ketika natrium (Na) dan klor (Cl) bergabung, atom-atom natrium kehilangan elektron, membentuk kation (Na⁺), sedangkan atom-atom klor menerima elektron untuk membentuk anion (Cl^-). Ion-ion ini kemudian saling tarik-menarik dalam rasio 1:1 untuk membentuk natrium klorida. Na + Cl → Na⁺ + Cl^- → NaCl.

2.     Pembentukan Ikatan Ion

Telah diketahui sebelumnya bahwa ikatan antara natrium dan klorin dalam narium klorida terjadi karena adanya serah terima elektron. Natrium merupakan logam dengan reaktivitas tinggi karena mudah melepas elektron dengan energi ionisasi rendah sedangkan klorin merupakan nonlogam dengan afinitas atau daya penagkapan elektron yang tinggi. Apabila terjadi reaksi antara natrium dan klorin maka atom klorin akan menarik satu elektron natrium. Akibatnya natrium menjadi ion positif dan klorin menjadi ion negatif. Adanya ion positif dan negatif memungkinkan terjadinya gaya tarik antara atom sehingga terbentuk natrium klorida. Pembentukan natrium klorida dapat digambarkan menggunakan penulisan Lewis sebagai berikut:

Ikatan  ion  hanya  dapat  tebentuk  apabila  unsur-unsur  yang  bereaksi mempunyai perbedaan daya tarik electron   (keeelektronegatifan)  cukup  besar.  Perbedaan  keelektronegati-fan yang  besar  ini  memungkinkan  terjadinya  serah-terima  elektron. Senyawa  biner  logam  alkali  dengan  golongan  halogen  semuanya bersifat ionik. Senyawa logam alkali tanah juga bersifat ionik, kecuali untuk beberapa senyawa yang terbentuk dari berilium.

3.              Senyawa ion

Senyawa ion umumnya akan membentuk kristal. Jumlah ion positif dan ion negatif dalam setiap unit kristal tidak dapat ditentukan secara tepat karena semakin besar ukuran kristal semakin banyak jumlah ion-ion penyusunnya. Meskipun demikian, perbandingan jumlah ion-ion positif dan ion-ion negatif selalu tetap. Kristal garam dapur atau NaCl membentuk struktur kristal kubus, setiap sebuah ion Na+ akan dikelilingi oleh enam ion Cl” dan sebaliknya setiap sebuah ion Cl~ akan dikelilingi oleh enam ion Na+ . Jadi, dalam satu unit kristal NaCl perbandingan jumlah ion Na+ : Cl~ = 1:1. Hal ini berarti pula bahwa dalam satu unit kristal NaCl jumlah ion Na+ dan Cl” dapat berjumlah 6, 12, 18, 36 dan seterusnya. Oleh karena itu, rumus kimia garam dapur hanya dapat dinyatakan sebagai rumus empirisnya, yaitu NaCl.

4.    Sifat Senyawa ion

Secara umum C fisis senyawa ion dipengaruhi oleh struktur kristal ion tersebut. Beberapa sifat khas senyawa ion, antara lain :

a.  Umumnya senyawa ion dapat larut dalam air. Adanya molekul air akan mengakibatkan ion-ion positif dan ion negatif akan tercerai berai (terpecah) karena gaya tarik molekul-molekul air.

b.   Dalam keadaan cair atau terlarut dalam air, senyawa ion dapat menghantarkan arus listrik.

c.   Ikatan yang cukup kuat dari ion negatif dan ion positif dengan gaya elektrostatis mengakibatkan titik lebur dan titik didihnya relatif tinggi.

d.   Kristal senyawa ion merupakan zat padat yang keras tetapi rapuh (mudah pecah) jika dipukul, sebab adanya benturan mengakibatkan terjadinya pergeseran letak (posisi) ion negatif dan positif, sehingga ion positif akan berhadapan dengan ion positif, demikian pula ion negatif akan berhadapan dengan ion negatif. Akibatnya akan terjadi gaya tolak menolak yang menyebabkan terpecahnya kristal

5.      Penggolongan senyawa ionik

Senyawa ionik dapat dibagi menjadi 4 bagian yaitu

1. Senyawa ionik sederhana, yaitu senyawa ionik yang mengandung ion-ion yang terdiri dari satu atom. Misalnya: NaCl, MgCl₂, Na₂O dan MgO.

a.    Senyawa ionik yang mengandung kation sederhana dan anion poliatomik.

Misalnya: K₂SO₄, NaNO₃ dan K₂[HgI₂].

b.   Senyawa ionik yang mengandung kation poliatomik dan anion sederhana.

Misalnya: NH4Cl, N(CH3)4Br dan [Ag(NH₃)₂]Cl.

c.    Senyawa ionik yang mengandung anion dan kation poliatomik. NH₄NO₃, (NH₄)₂SO₄ dan [Co(NH₃)₆][Cr(CN)₆]

Ion poliatomik adalah ion yang terdiri dari dua atau lebih atom dan dapat merupakan ion kompleks seperti [Co(NH₃)6]³? dan [Cr(CN)₆]³? atau ion bukan kompleks seperti NH₄⁺, N(CH₃)₄⁺, NO₃? dan SO₄²?. Senyawaan biner ionik dari unsur-unsur logam golongan IA dan IIA dengan halogen semuanya bersifat ionik kecuali beberapa senyawaan dari berilium. Senyawa ionik sederhana dapat dibentuk dari:

1. Golongan alkali (golongan 1 atau IA), kecuali H, dengan golongan halogen (VIIA) dan oksigen (VIA) dan nitrogen (VA) misalnya: LiH, LiBr, Li₂O, Li₂S, NaCl, Na₂S, Na₂O, KI, K₂O, K₂S, Rb₂S, RbI, CsCl, CsTe.
2. Golongan alkali tanah (golongan 2 atau IIA) kecuali berilium (berilium sering membentuk ikatan kovalen) dengan golongan halogen, oksigen dan nitrogen. misalnya: BeS, BeSe, BeTe, MgS, MgSe, CaO, CaF₂, SrO, SrF₂, BaO, BaSe.
3. Sebagian golongan IIIA, golongan IVA dengan golongan halogen, oksigen dan nitrogen, Misalnya AlN, AlP, TiC, TiO₂, GaN, GeO₂, SnO₂, PbO₂.
4. Beberapa logam transisi yang bilangan oksidasinya rendah dengan golongan halogen, oksigen dan nitrogen. Misalnya LaN, FeF, CoF₂, NiF₂, CuCl, CuCl₂, ZnS, CdSe

6.   Ikatan kovalen

Ikatan kovalen adalah sejenis ikatan kimia yang dikarakterisasikan oleh pasangan elektron yang saling terbagi (kongsi elektron) di antara atom-atom yang berikatan. Singkatnya, stabilitas tarikan dan tolakan yang terbentuk di antara atom-atom ketika mereka berbagi elektron dikenal sebagai ikatan kovalen. Ikatan Kovalen adalah ikatan yang terjadi karena pemakaian pasangan elektron secara bersama oleh 2 atom yang berikatan. Ikatan kovalen terjadi akibat ketidakmampuan salah 1 atom yang akan berikatan untuk melepaskan elektron (terjadi pada atom-atom non logam).

7.    Pembentukan ikatan kovalen

Pembentukan ikatan kovalen terbentuk dari atom-atom unsur yang memiliki afinitas elektron tinggi serta beda keelektronegatifannya lebih kecil dibandingkan ikatan ion. Atom non logam cenderung untuk menerima elektron sehingga jika tiap-tiap atom non logam berikatan maka ikatan yang terbentuk dapat dilakukan dengan cara mempersekutukan elektronnya dan akhirnya terbentuk pasangan elektron yang dipakai secara bersama. Pembentukan ikatan kovalen dengan cara pemakaian bersama pasangan elektron tersebut harus sesuai dengan konfigurasi elektron pada unsur gas mulia yaitu 8 elektron (kecuali He berjumlah 2 elektron)

8.     Senyawa kovalen

Senyawa yang berikatan kovalen disebut senyawa kovalen . Hampir semua senyawa kovalen terbentuk dari atom-atom non-logam. Dua atom nonlogam saling menyumbangkan elektron sehingga tersedia satu atau lebih pasangan elektron yang dijadikan milik bersama. Pengukuran dilaboratorium menunjukkan bahwa pada umumnya ikatan yang nyata tidak sepenuhnya kovalen tetapi memiliki campuran sifat ionic dan kovalen. Ikatan yang dicirikan oleh perpindahan muatan secara parsial disebut kovalen polar. Pada umumnya semakin besar perbedaan kelektronegarifan maka semakin polar senyawanya. Perbedaan inidi tetentukan berdasarkan skala pauling.

9.   Sifat Sifat Senyawa Kovalen

1. Titik didih

Pada umumnya senyawa kovalen mempunyai titik didih yang rendah (rata-rata di bawah suhu 200 0C). Sebagai contoh Air, H2O merupakan senyawa kovalen. Ikatan kovalen yang mengikat antara atom hidrogen dan atom oksigen dalam molekul air cukup kuat, sedangkan gaya yang mengikat antar molekul-molekul air cukup lemah. Keadaan inilah yang menyebabkan air dalam fasa (bentuk) cair akan mudah berubah menjadi uap air bila dipanaskan sampai sekitar 100 0C, akan tetapi pada suhu ini ikatan kovalen yang ada di dalam molekul H2O tidak putus.

2.  Volatitilitas (kemampuan untuk menguap)

Sebagian besar senyawa kovalen berupa cairan yang mudah menguap dan berupa gas. Molekul-molekul pada senyawa kovalen yang mempunyai sifat mudah menguap sering menghasilkan bau yang khas. Parfum dan bahan pemberi aroma merupakan senyawa kovalen contoh dari senyawa kovalen yang mudah menguap.

3. Kelarutan

Pada Umumnya senyawa kovalen tidak dapat larut dalam air, tetapi mudah larut dalam pelarut organik. Pelarut organik merupakan senyawa karbon, misalnya bensin, minyak tanah, alkohol, dan aseton. Namun ada beberapa senyawa kovalen yang dapat larut dalam air karena terjadi reaksi dengan air (hidrasi) dan membentuk ion-ion. Misalnya, asam sulfat bila dilarutkan ke dalam air akan membentuk ion hidrogen dan ion sulfat. Senyawa kovalen yang dapat larut dalam air selanjutnya disebut dengan senyawa kovalen polar, sedangkan senyawa kovalen yang tidak larut dalam air selanjutnya disebut dengan senyawa kovalen non polar.

 4.      Daya hantar Listrik

Pada umumnya senyawa kovalen pada berbagai wujud tidak dapat menghantar arus listrik atau bersifat non elektrolit, kecuali senyawa kovalen polar. Hal ini disebabkan senyawa kovalen polar mengandung ion-ion jika dilarutkan dalam air dan senyawa tersebut temasuk senyawa elektrolit lemah. Berikut ini gambar perbedaan antara senyawa non elektrolit, elektrolit lemah dan elektrolit kuat.

10.    Penggolongan Senyawa kovalen

a. Ikatan Kovalen Tunggal

Contoh:

1H = 1

9F = 2, 7

Atom H memiliki 1 elektron valensi sedangkan atom F memiliki 7 elektron valensi. Agar atom H dan F memiliki konfigurasi elektron yang stabil, maka atom H dan atom F masing-masing memerlukan 1 elektron tambahan (sesuai dengan konfigurasi elektron He dan Ne). Jadi, atom H dan F masing-masing meminjamkan 1 elektronnya untuk dipakai bersama.

b. Ikatan Kovalen Rangkap Dua

Contoh:

Ikatan yang terjadi antara atom O dengan O membentuk molekul O₂

Konfigurasi elektronnya :

₈O= 2, 6

Atom O memiliki 6 elektron valensi, maka agar diperoleh konfigurasi elektron yang stabil tiap-tiap atom O memerlukan tambahan elektron sebanyak 2. Ke-2 atom O saling meminjamkan 2 elektronnya, sehingga ke-2 atom O tersebut akan menggunakan 2 pasang elektron secara bersama.

c. Ikatan Kovalen Rangkap Tiga

Contoh:

Ikatan yang terjadi antara atom N dengan N membentuk molekul N2

Konfigurasi elektronnya :

7N = 2, 5

Atom N memiliki 5 elektron valensi, maka agar diperoleh konfigurasi elektron yang stabil tiap-tiap atom N memerlukan tambahan elektron sebanyak 3. Ke-2 atom N saling meminjamkan 3 elektronnya, sehingga ke-2 atom N tersebut akan menggunakan 3 pasang elektron secara bersama.

d. Ikatan Kovalen Koordinasi / Koordinat / Dativ

Adalah ikatan yang terbentuk dengan cara penggunaan bersama pasangan elektron yang berasal dari salah 1 atom yang berikatan [Pasangan Elektron Bebas (PEB)], sedangkan atom yang lain hanya menerima pasangan elektron yang digunakan bersama.

Pasangan elektron ikatan (PEI) yang menyatakan ikatan dativ digambarkan dengan tanda anak panah kecil yang arahnya dari atom donor menuju akseptor pasangan elektron.

Contoh:

Terbentuknya senyawa BF3 – NH3

e. Polarisasi Senyawa Kovalen

Ikatan kovalen dapat mengalami polarisasi, maka dari itu dikenal ada 2 :

• Ikatan kovalen polar
• Ikatan kovalen nonpolar

Suatu ikatan kovalen disebut polar, jika Pasangan Elektron Ikatan (PEI) tertarik lebih kuat ke salah 1 atom.

Contoh pada Molekul HCl :

Meskipun atom H dan Cl sama-sama menarik pasangan elektron, tetapi keelektronegatifan Cl lebih besar daripada atom H. Akibatnya atom Cl menarik pasangan elektron ikatan (PEI) lebih kuat daripada atom H sehingga letak PEI lebih dekat ke arah Cl (akibatnya terjadi semacam kutub dalam molekul HCl).

Suatu ikatan kovalen dikatakan nonpolar jika PEI (pasangan elektron ikatan) tertarik sama kuat ke semua atom. Jadi, kepolaran suatu ikatan kovalen disebabkan oleh adanya perbedaan keelektronegatifan antara atom-atom yang berikatan. Sebaliknya, suatu ikatan kovalen dikatakan non polar (tidak berkutub), jika PEI tertarik sama kuat ke semua atom.

Perbedaan Sifat Fisik Senyawa Ion dan Senyawa Kovalen