Halaman
49Ikatan KimiaC.Ikatan KovalenUnsur-unsur logam dan bukan logam cenderung membentuk senyawaion untuk mencapai keadaan stabil melalui serah-terima elektron sehinggatercapai konfigurasi elektron seperti gas mulia. Di alam, banyak senyawayang terbentuk dari unsur-unsur bukan logam seperti gas oksigen (O2),nitrogen (N2), dan metana (CH4). Bagaimanakah molekul-molekultersebut dibentuk?1.Ikatan KovalenMenurut Lewis, atom-atom bukan logam dapat membentuk ikatandengan atom-atom bukan logam melalui penggunaan bersama pasanganelektron valensinya. Apa yang dimaksud dengan penggunaan bersamapasangan elektron valensi? Mengapa ikatan antar-atom bukan logam tidakmelalui serah-terima elektron?Kerjakanlah di dalam buku latihan.1.Gambarkan pembentukan ikatan ion antaramagnesium dan oksigen.2.Gambarkan pembentukan ikatan ion antara aluminiumdan klorin.3.Berapakah jumlah atom natrium yang diperlukanuntuk membentuk senyawa ion dengan belerang?4.Mengapa unsur-unsur golongan IA dan IIA cenderungmelepaskan elektron valensi membentuk kation,sedangkan unsur-unsur golongan VIA dan VIIAcenderung menerima elektron membentuk anion?Tes Kompetensi SubbabBBandingkan energi ionisasi dan afinitas elektron atom-atom bukan logam. Manakahyang lebih mungkin dicapai oleh atom-atom itu untuk membentuk konfigurasielektron seperti gas mulia?Kegiatan InkuiriLangkah Kerja1.Tuangkan 10 mL HCl encer ke dalam labu erlenmeyer.2.Campurkan dengan 10 mL larutan NaOH.3.Amati warna yang terjadi.4.Jika warnanya masih merah, tambahkan beberapa tetesnatrium hidroksida sampai netral. Amati warna yangdihasilkan.5.Aduk labu setiap menambahkan NaOH.6.Cek larutan yang dihasilkan dengan larutan indikator.7.Tuangkan larutan garam netral tersebut pada gelas kimia.Kemudian, panaskan sampai terbentuk kristal garam.8.Letakkan kristal garam tersebut pada cawan penguap.Pertanyaan1.Apakah yang dapat Anda amati ketika larutan menjadinetral?2.Apakah nama garam yang Anda buat?3.Dapatkah Anda menggambarkan pembentukan garamdengan menuliskan reaksinya?4.Jelaskan jenis ikatan garam yang terjadi.Larutan garamPemanasairApiHCl + indikatoruniversalNaOH
50Mudah dan Aktif Belajar Kimia untuk Kelas XContoh:Atom H dapat berikatan kovalen dengan Cl membentuk HCl.Perhatikan konfigurasi elektron atom H dan Cl berikut.1H = 1 dan 17Cl = 2 8 7Agar elektron valensi atom H mirip dengan atom He (2) makadiperlukan satu elektron. Demikian pula atom Cl, agar mirip dengankonfigurasi elektron atom Ar (2 8 8), diperlukan satu elektron.Oleh karena kedua atom tersebut masing-masing memerlukan satuelektron maka cara yang paling mungkin adalah setiap atommemberikan satu elektron valensi untuk membentuk sepasang elektronikatan. Perhatikan Gambar 3.2.Pembentukan Ikatan Kovalen TunggalTuliskan pembentukan ikatan kovalen tunggal antara atom C dan H dalam molekul CH4.JawabKonfigurasi elektron atom 1H = 1.Konfigurasi elektron atom 6C = 2 4.Atom C akan stabil jika mengikat empat elektron membentuk konfigurasi mirip denganatom Ne(2 8). Empat elektron ini dapat diperoleh dengan cara menyumbangkanempat atom H. Jadi, setiap atom H memberikan saham 1 elektron valensinya.H • + • Cl••••••••H Cl••••••Sepasang elektron valensi yangdigunakan bersama membentukikatan kovalen, dinyatakan denganrumus titik elektron.Gambar 3.2Pembentukan ikatan kovalentunggal pada molekul HClTabel 3.3Beberapa Unsur Bukan Logam yang Dapat Membentuk IkatanKovalenHIAIVANPVAOSVIAFClBrIVIIACAtom-atom bukan logam umumnya berada pada golongan VA–VIIA,artinya atom-atom tersebut memiliki elektron valensi banyak (5–7). Jikaelektron valensinya banyak, apakah yang akan dilakukan atom-atomgolongan VA–VIIA untuk mencapai konfigurasi elektron seperti gas mulia?Untuk mencapai konfigurasi elektron seperti gas mulia, atom-atomcenderung mengadakan saham (saling menyumbang), setiap atommenyumbang elektron valensi untuk digunakan bersama. Ikatan yangterbentuk melalui penggunaan bersama pasangan elektron valensi dinamakanikatan kovalen. Senyawa yang dibentuk dinamakan senyawa kovalen. Untukmenyatakan elektron valensi dalam ikatan kovalen, Lewis menggunakanrumus titik elektron.2.Ikatan Kovalen TunggalIkatan kovalen tunggal adalah ikatan yang terbentuk daripenggunaan bersama sepasang elektron (setiap atom memberikan sahamsatu elektron untuk digunakan bersama).Kata Kunci•Ikatan kovalen•Pasangan elektron valensi•Senyawa kovalenContoh 3.1
51Ikatan KimiaGambar 3.4Pembentukan ikatan kovalenrangkap dua dalam molekul O2HCHHHGambar 3.3Garis yang menyatakanpasangan elektron ikatan.Sepasang elektron ikatan dapat dinyatakan dengan satu garis.Misalnya, pada molekul HCl, sepasang elektron ikatan dapat dituliskandalam bentuk H–Cl. Pada molekul CH4, keempat pasang elektron ikatandapat dituliskan dalam bentuk seperti ditunjukkan pada Gambar 3.3.3.Ikatan Kovalen RangkapDalam ikatan kovalen, selain ikatan kovalen tunggal juga terdapatikatan kovalen rangkap dua dan rangkap tiga. Ikatan kovalen rangkapdua terbentuk dari dua elektron valensi yang disahamkan oleh setiapatom, misalnya pada molekul O2. Ikatan kovalen rangkap tiga terbentukdari tiga elektron valensi yang disahamkan oleh setiap atom, misalnyadalam molekul N2.Dapatkah Anda menggambarkan pembentukan ikatan kovalen rangkapdua dan rangkap tiga pada molekul O2 dan N2? Konfigurasi elektron atom8O= 2 6. Atom O akan stabil jika konfigurasi elektronnya serupa dengan10Ne=2 8. Agar stabil maka atom O memerlukan 2 elektron tambahan. Keduaelektron ini diperoleh dengan cara patungan 2 elektron valensi dari masing-masing atom O membentuk ikatan kovalen rangkap dua (perhatikanGambar 3.4).+OO + O O OOOOC+4HCHHHHProses pembentukan ikatan antara atom C dan H dapat dijelaskan sebagai berikut:Pada CH4, setiap atom H memiliki 2 elektron valensi (seperti He) dan atom Cmemiliki 8 elektron valensi (seperti Ne). Dalam molekul CH4 terdapat 4 pasangelektron ikatan atau 4 ikatan kovalen tunggal.Bagaimanakah proses pembentukan ikatan kovalen rangkap tiga dalam molekul N2dan C2H1?Kegiatan InkuiriC+2 OOCOIkatan Kovalen RangkapGambarkan pembentukan ikatan kovalen rangkap dua dalam molekul CO2.JawabKonfigurasi elektron atom 6C = 2 4.Untuk membentuk konfigurasi Ne (2 8), diperlukan 4 elektron tambahan. Ke-4elektron ini diperoleh dari atom O. Setiap atom O menyumbang 2 elektron valensisehingga membentuk dua buah ikatan kovalen rangkap dua.atauC + 2 O ⎯⎯→O = C = OContoh 3.2
52Mudah dan Aktif Belajar Kimia untuk Kelas XBerdasarkan uraian dan contoh soal tersebut, dapatkah Anda me-nyimpulkan hubungan jumlah ikatan rangkap dengan nomor golongandalam sistem periodik?Contoh:Atom N yang terdapat dalam golongan VA membentuk ikatan kovalenrangkap tiga. Atom O dan S yang terdapat dalam golongan VIAmembentuk ikatan kovalen rangkap dua. Atom halogen (F, Cl, Br, I)membentuk ikatan kovalen tunggal.4.Ikatan Kovalen PolarDalam molekul diatom homointi, seperti H2, Cl2, N2, O2, dansejenisnya, kedua inti atom saling menarik pasangan elektron denganikatan sama besar sebab skala keelektronegatifan setiap atomnya sama.Untuk mengingat skala keelektronegatifan atom, simak kembali BabSistem Periodik Unsur-Unsur.Apakah yang terjadi jika atom H dan atom Cl berikatan? Anda tahubahwa atom Cl lebih elektronegatif daripada atom H. KelektronegatifanCl = 3,0 dan H =2,1. Oleh karena atom Cl memiliki daya tarik terhadappasangan elektron yang digunakan bersama lebih kuat maka pasanganelektron tersebut akan lebih dekat ke arah atom klorin. Apa akibatnyaterhadap atom H maupun atom Cl dalam molekul HCl jika pasanganelektron pada ikatan itu lebih tertarik kepada atom klorin?Gejala tersebut menimbulkan terjadinya pengkutuban muatan. Olehkarena pasangan elektron ikatan lebih dekat ke arah atom Cl maka atomCl akan kelebihan muatan negatif. Dengan kata lain, atom Cl membentukkutub negatif. Akibat bergesernya pasangan elektron ikatan ke arah atomCl maka atom H akan kekurangan muatan negatif sehingga atom Hakan membentuk kutub positif.Oleh karena molekul HCl bersifat netral maka besarnya muatannegatif pada atom Cl harus sama dengan muatan positif pada atom H.Selain itu, kutub positif dan kutub negatif dalam molekul kovalen bukanpemisahan muatan total seperti pada ikatan ion, melainkan secara parsial,dilambangkan denganδ.Jika dalam suatu ikatan kovalen terjadi pengkutuban muatan makaikatan tersebut dinamakan ikatan kovalen polar. Molekul yangdibentuknya dinamakan molekul polar. Sebaran muatan elektron padamolekul polar terdapat di antara rentang ikatan kovalen murni sepertiH2 dan ikatan ion seperti NaCl, perhatikan Gambar 3.5. Dengandemikian, dapat dikatakan bahwa dalam molekul-molekul kovalen polarterjadi pemisahan muatan secara parsial akibat perbedaankeelektronegatifan dari atom-atom yang membentuk molekul.Ikatan kovalen murni(tidak terjadi pemisahan muatan)Ikatan kovalen polar(terjadi pemisahan muatan secaraparsial)Ikatan ion(terjadi pemisahan muatan total)Rentang pemisahan muatanGambar 3.5Rentang kepolaran ikatanberada di antara ikatan kovalenmurni dan ikatan ion.Buatlah kesimpulan hubungan antara jumlah ikatan kovalen dan nomor golongandalam sistem periodik.Kegiatan Inkuiri
53Ikatan KimiaBagaimana menentukan bahwa suatu molekul tergolong kovalennonpolar atau kovalen polar? Untuk menjawab masalah ini diperlukanpengetahuan tentang keelektronegatifan unsur-unsur.Kepolaran molekul berkaitan dengan kemampuan suatu atom dalammolekul untuk menarik pasangan elektron ikatan ke arahnya.Kemampuan tersebut dinyatakan dengan skala keelektronegatifan. Selisihnilai keelektronegatifan dua buah atom yang berikatan kovalenmemberikan informasi tentang ukuran kepolaran dari ikatan yangdibentuknya. Jika selisih keelektronegatifan nol atau sangat kecil, ikatanyang terbentuk cenderung kovalen murni. Jika selisihnya besar, ikatanyang terbentuk polar. Jika selisihnya sangat besar, berpeluang membentukikatan ion. Selisih keelektronegatifan antara atom H dan H (dalammolekul H2); atom H dan Cl (dalam HCl); dan atom Na dan Cl (dalamNaCl) berturut-turut adalah 0; 0,9; dan 2,1.Aktivitas Kimia 3.2Membuktikan Kepolaran MolekulTujuanMembuktikan kepolaran suatu molekul atau senyawa polar yang memiliki muatan parsial.Alat1.Buret2.Batang fiber/sisir plastik3.Kain wolBahan1.Metanol2.Bensin3.Air4.BenzenaLangkah Kerja1.Alirkan setiap senyawa (metanol, bensin, air, dan benzena) melalui buret secara bergantian.2.Pasang batang fiber atau sisir yang digosok-gosokkan pada kain wol terhadap jalannyaaliran senyawa.3.Amati apa yang terjadi.Pertanyaan1.Senyawa manakah yang menunjukkan senyawa polar?2.Mengapa senyawa kovalen polar dapat dibelokkan ke arah batang fiber atau sisir yangtelah digosok-gosokkan pada kain?3.Apa yang dapat Anda simpulkan dari analisis percobaan tersebut?Menentukan Kepolaran SenyawaManakah di antara senyawa berikut yang memiliki kepolaran tinggi?a.COb.NOc.HClJawabKeelektronegatifan setiap atom adalahC = 2,5; O = 3,5; N = 3,0; Cl = 3,0; H = 2,1Pada molekul CO, selisih keelektronegatifannya adalah 3,5 – 2,5 = 1,0.Pada molekul NO, selisih keelektronegatifannya adalah 3,5 – 3,0 = 0,5.Pada molekul HCl, selisih keelektronegatifannya adalah 3,0 – 2,1 = 0,9.Jadi, kepolaran molekul dapat diurutkan sebagai berikut: CO > HCl > NO.Contoh 3.4Kata Kunci•Keelektronegatifan•Kepolaran•KoordinasiSumber: Sougou Kagashi
54Mudah dan Aktif Belajar Kimia untuk Kelas X5.Ikatan Kovalen KoordinasiDalam ikatan kovalen terjadi penggunaan bersama pasangan elektronvalensi untuk mencapai konfigurasi elektron seperti gas mulia (oktet atauduplet). Jika pasangan elektron yang dipakai pada ikatan kovalen berasalhanya dari salah satu atom, mungkinkah ini terjadi?Berdasarkan gejala kimia, ternyata ada senyawa kovalen yangmemiliki sepasang elektron untuk digunakan bersama yang berasal darisalah satu atom. Ikatan seperti ini dinamakan ikatankovalen koordinasi.Tinjau ion amonium, NH4+. Ion ini dibentuk dari amonia (NH3) danion hidrogen melalui ikatan kovalen koordinasi, seperti yang ditunjukkanberikut ini.Pada ion amonium, sepasang elektron yang digunakan bersama antaraatom nitrogen dan ion H+ berasal dari atom nitrogen. Jadi, dalam ionamonium terdapat ikatan kovalen koordinasi.Jika ikatan kovalen dinyatakan dengan garis maka ikatan kovalenkoordinasi dinyatakan dengan anak panah. Arah anak panah yaitu dariatom yang menyediakan pasangan elektron menuju atom yangmenggunakan pasangan elektron tersebut. Perhatikan reaksi berikut.HN++HHHNHHHH+Buatlah kesimpulan definisi dari ikatan kovalen koordinasi.Kegiatan InkuiriMenentukan Ikatan Kovalen KoordinasiPada struktur senyawa SO3, manakah yang merupakan ikatan kovalen koordinasi?JawabPada senyawa SO3, atom S mengikat 3 atom O.Konfigurasi elektron 16S: 2 8 6Konfigurasi elektron 8O: 2 6Untuk mencapai konfigurasi oktet, atom S kekurangan2 elektron, demikian pula atom O. Salah satu atom Omengadakan saham 2 elektron dengan atom Smembentuk ikatan rangkap dua. Oleh karena S dan OOSOoContoh 3.5HNH+BFFHNHBFFHFHFIkatan kovalenkoordinasiHNHHBFFF