Jenis – Jenis Ikatan Kimia (Ikatan Ion, Ikatan Kovalen, Ikatan Logam)

Ikatan Kimia – Sebagian besar unsur-unsur yang ada di alam tidak terdapat dalam keadaan bebas melainkan berikatan dengan unsur lain membentuk senyawa diatomik maupun poliatomik. Misalnya logam natrium tidak ditemukan di alam bebas kecuali dalam bentuk persenyawaan seperti NaCl dalam air laut, lithium dalam mineral Spodumen LiAl(SiO₃)₂, magnesium dalam mineral Dolomit MgCa(CO₃)₂ dan masih banyak lagi yang lain. Lalu terdapat golongan unsur yang terdapat secara bebas di alam yaitu golongan gas mulia seperti Helium, Neon, Argon, Kripton, Xenon, dan Radon.

Unsur seperti natrium, litium, maupun magnesium tergolong unsur-unsur yang reaktif atau tidak stabil, sedangkan unsur-unsur gas mulia tergolong unsur yang tidak reaktif atau stabil. Lalu muncul pertanyaan, mengapa unsur-unsur gas mulia bersifat stabil sedangkan unsur lain bersifat tidak reaktif?

1. Aturan Oktet

Gilbert Newton Lewis dan Albrecht Kosel mengaitkan kestabilan gas mulia dengan konfigurasi elektron yang dimilikinya. Menurut mereka, gas mulia bersifat stabil (tidak reaktif) karena memiliki konfigurasi elektron penuh pada kulit terluar, yaitu konfigurasi oktet dengan 8 (delapan) elektron pada kulit luar (neon, argon, kripton, xenon, radon) dan konfigurasi duplet dengan dua elektron pada kulit luar (helium). Sedangkan unsur-unsur lain dapat mencapai konfigurasi oktet seperti halnya gas mulia dengan cara berikatan dengan unsur lain membentuk ikatan kimia melalui pelepasan dan penerimaan elektron ataupun pemakaian bersama pasangan elektron.

Atom-atom unsur cenderung untuk saling berikatan membentuk konfigurasi stabil seperti halnya konfigurasi gas mulia yaitu 2 elektron (Helium) dan 8 elektron pada kulit terluar. Kecenderungan atom-atom unsur menyerupai konfigurasi gas mulia menjadi salah satu alasan atom unsur untuk berikatan dengan atom unsur lain dan/ sejenis sehingga menyebabkan terjadinya gaya tarik antar atom yang saling berikatan. Gaya tarik yang mengikat atom-atom inilah yang kita sebut sebagai ikatan kimia.

Gilbert Newton Lewis dan Albrecht Kosel dari Jerman menerangkan tentang konsep ikatan kimia yaitu sebagai berikut:

• Unsur-unsur gas mulia (golongan VIIIA/18) sukar membentuk senyawa karena konfigurasi elektronnya memiliki susunan elektron yang stabil
• Setiap unsur berusaha memiliki konfigurasi elektron seperti yang dimiliki oleh unsur gas mulia, yaitu dengan cara melepaskan elektron atau menangkap elektron
• Kecenderungan atom-atom unsur untuk memiliki delapan elektron di kulit terluar disebut kaidah atau aturan oktet.

Mari kita bandingkan konfigurasi elektron flourin, natrium, dan neon berikut ini:

• 9F : 2 7 (konfigurasi belum stabil)
• 10Ne : 2 8 (konfigurasi stabil/aturan oktet)
• 11Na : 2 8 1 (konfigurasi belum stabil)

Sesuai dengan aturan oktet, flourin dan natrium akan menyesuaikan konfigurasi elektronnya seperti gas mulia terdekat yaitu neon dengan cara menerima 1 elektron pada flourin (menjadi ion F-) dan melepas 1 elektron pada natrium (menjadi ion Na+).

Pembentukan konfigurasi oktet pada unsur Na dan F terjadi ketika unsur-unsur tersebut bereaksi membentuk senyawa yaitu flourin menarik satu elektron dari natrium. Dengan kata lain unsur-unsur tersebut membentuk suatu ikatan kimia.

Baca juga:

• Ikatan Kimia dan Kestabilan Atom
• Pembentukan Ikatan Ion
• Meramalkan Bentuk Molekul melalui Teori Domain Elektron

2. Jenis-Jenis Ikatan Kimia

Ikatan kimia antar atom unsur tergantung dari jumlah elektron valensi dari atom-atom yang berikatan membentuk molekul unsur maupun senyawa. Jika atom unsur yang berikatan adalah sama, maka disebut molekul unsur, sebaliknya jika atom unsur yang berikatan berbeda, maka disebut molekul senyawa.

Pembentukan molekul unsur dan senyawa dapat terjadi dengan cara transfer elektron maupun pemakaian bersama pasangan elektron pada kulit terluar. Jenis dan kekuatan ikatan yang terjadi antar atom tersebut menentukan karakteristik dan sifat molekul yang terbentuk.

2.1. Ikatan Ion (Elektrovalen)

Ikatan ion merupakan ikatan yang terbentuk akibat dari serah terima (transfer) elektron antar atom-antom yang berikatan. Atom yang memberikan / menyerahkan elektron membentuk ion positif, sedangkan atom yang menerima elektron membentuk ion negatif. Muatan yang saling berlawanan menyebabkan terjadinya daya tarik-menarik antar ion-ion tersebut sehingga terbentuklah ikatan yang disebut dengan ikatan ion.

Contoh ikatan ion adalah Natrium Klorida NaCl atau disebut juga garam dapur. Natrium tergolong unsur logam dengan energi ionisasi yang relatif besar sehingga mudah melepas elektron pada kulit terluarnya. Sedangkan klorin unsur nonlogam dengan daya tarik elektron relatif besar sehingga memiliki kecenderungan menarik elektron.

Ikatan ion yang terjadi pada pembentukan senyawa NaCl terbentuk dengan cara atom Na menyerahkan 1 elektron terluar ke atom Cl sehingga membentuk ion Na⁺ dan Cl^– dengan konfigurasi stabil seperti halnya gas mulia:

• 11Na = 2 8 1, melepas 1 elektron pada kulit terluar sehingga menjadi Na⁺ = 2 8 (mengikuti konfigurasi 10Ne = 2 8)
• 17Cl = 2 8 7, menerima 1 elektron sehingga menjadi Cl^– = 2 8 8 (mengikuti konfigurasi 18Ar = 2 8 8)
• Muatan elektron yang saling berlawan menyebabkan daya tarik antar ion Na⁺ dan Cl^– sehingga membentuk suatu ikatan kimia menghasilkan senyawa NaCl

Pembentukan ikatan ion pada NaCl

Adapun susunan ion dalam kristal NaCl dapat dilihat pada gambar berikut ini.

2.1.1. Sifat-Sifat Senyawa Ion

Ikatan ion hanya dapat terbentuk apabila unsur-unsur yang berikatan mempunyai perbedaan daya tarik elektron (keeelektronegatifan) cukup besar. Perbedaan keelektronegatifan yang besar ini memungkinkan terjadinya serahterima elektron. Sifat-Sifat senyawa ion adalah:

• Bersifat polar sehingga larut dalam pelarut polar
• Memiliki titik leleh dan titik didih yang tinggi
• Penghantar listrik yang baik dalam larutan, lelehan, dan leburannya
• Umumnya mudah larut dalam air.

2.1.2. Contoh Senyawa Ion

Senyawa ion dapat terbentuk dari ikatan antara unsur-unsur logam dengan non logam. Beberapa contoh senyawa hasil dari pembentukan ikatan ion adalah sebagai berikut:

• NaCl : Natrium Klorida / garam dapur
• Na₂S : Natrium Sulfida
• KCl : Kalium Klorida / silvit
• CaBr₂ : Kalsium Bromida
• MgBr₂ : Magnesium Bromida
• AlCl₃ : Aluminium Klorida
• Al₂O₃ : Aluminium Oksida / Alumina / Korundum.

2.2. Ikatan Kovalen

Gas-gas yang kita temukan di alam, seperti hidrogen, nitrogen, oksigen, berada dalam bentuk molekulnya: H₂, N₂, dan O₂. Mengapa demikian? Sebagai atom tunggal, unsur-unsur ini sangat reaktif, sehingga membentuk molekul untuk mencapai konfigurasi elektron yang stabil. Contohnya adalah molekul hidrogen (H₂). Atom H hanya mempunyai 1 e-, perlu tambahan 1 e- agar menjadi seperti He. Jika 2 atom H berdekatan, keduanya dapat menggunakan 2 e- yang ada secara bersama, sehingga masing-masing atom H menjadi seperti He. 2 e- tersebut menarik kedua atom H untuk berikatan menjadi molekul H₂. Ikatan yang terbentuk adalah ikatan kovalen. Pada ikatan kovalen terjadi pemakaian bersama pasangan elektron dari atom-atom yang berikatan. Pada ikatan kovalen, atom-atom yang berikatan memungkinkan untuk mencapai konfigurasi stabil (aturan duplet maupun oktet) seperti halnya konfigurasi gas mulia. Ikatan kovalen biasa disebut juga ikatan molekuler.

Pembentukan ikatan kovalen dapat dijelaskan dengan struktur lewis seperti contoh berikut ini.

Ikatan kovalen pada senyawa Cl₂

Ikatan kovalen pada senyawa O₂

Ikatan kovalen pada senyawa N₂

Ikatan kovalen pada senyawa HCl

2.2.1. Ikatan Kovalen Koordinasi

Sebelumnya telah dijelaskan bahwa masing-masing atom yang berikatan menyubangkan elektron valensinya untuk digunakan secara bersama-sama membentuk konfigurasi stabil. Jika pasangan elektron yang digunakan bersama hanya berasal dari salah satu atom saja, maka ikatan yang terbentuk disebut dengan ikatan kovalen koordinasi. Pasangan elektron ikatan kovalen koordinasi ditunjukkan dengan tanda panah —>.

Berikut contoh ikatan kovalen koordinasi (http://www.chemguide.co.uk)

Konfigurasi atom N pada NH₃ sudah stabil yaitu mengikuti aturan oktet, dan mempunyai sepasang elektron bebas. Sedangkan atom B dalam senyawa BF₃ sudah memasangkan semua elektron valensinya, namun belum mengikuti konfigurasi oktet (kurang 2 elektron), sehingga pasangan elektron bebas dari atom N dapat digunakan secara bersama dengan atom B dari BF₃.

Seperti halnya atom N pada NH₃, atom Cl pada senyawa Al₂Cl₆ memberikan sepasang elektron ke atom Al untuk mencapai konfigurasi stabil (oktet), seperti ditunjukkan pada gambar berikut ini.

Pembentukan ikatan kovalen koordinasi dapat juga dipelajari pada video berikut ini

2.2.2. Kepolaran Senyawa

2.2.2.1. Ikatan kovalen polar dan nonpolar

Suatu senyawa terbentuk melalui berbagai jenis ikatan yaitu ikatan ion, ikatan kovalen polar, atau kovalen nonpolar. Hal ini ditentukan oleh selisih harga keelektronegatifan antar atom unsur yang berikatan. Atom dengan keelektronegatifan yang sama atau hampir sama membentuk ikatan kovalen nonpolar. Molekul-molekul organik, seperti ikatan antar atom C – C dan ikatan antar atom C – H adalah jenis ikatan nonpolar. Contoh lainnya adalah senyawa diatomik seperti pada molekul Cl₂, Br₂, I₂, F₂, H₂. Senyawa kovalen seperti HCl, CO, H₂O, CH₃OH, salah satu atomnya mempunyai keelektronegatifan yang lebih besar daripada yang lainnya. Akibatnya, ikatan yang terbentuk memiliki distribusi rapat elektron yang tidak merata. Ikatan ini disebut dengan ikatan kovalen polar.

Pada ikatan H – H, kedudukan pasangan elektron ikatan tersebut sudah pasti simetris karena kedua atom H mempunyai daya tarik elektron yang sama. Dalam molekul hidrogen tersebut, elektron tersebar secara homogen, sehingga tidak terjadi polarisasi (pengkutuban). Dengan kata lain, ikatan seperti itu disebut dengan ikatan kovalen nonpolar .

Pada ikatan H – Cl, elektron terdistribusi lebih banyak di sekitar atom unsur yang memiliki elektronegatif lebih besar yaitu atom Cl, karena Cl mempunyai daya tarik elektron lebih besar dari pada H, sehingga terjadi perbedaan muatan di antara kedua atom dalam ikatan tersebut. Jadi pada HCl mengalami polarisai, di mana atom Cl lebih negatif daripada atom H. Ikatan seperti itu disebut dengan ikatan kovalen polar.

2.2.2.2. Molekul Polar dan Nonpolar

Molekul dengan ikatan kovalen nonpolar seperti H2, Cl2, dan N2 sudah tentu bersifat nonpolar. Tetapi, molekul lain dengan ikatan polar bisa bersifat polar dan nonpolar, tergantung pada geometri atau bentuk molekulnya. Suatu molekul akan bersifat nonpolar jika molekul tersebut berbentuk simetris, walaupun ikatannya bersifat polar, seperti gambar berikut.

2.2.3. Sifat-Sifat Senyawa Kovalen

Senyawa kovalen mempunyai struktur molekul yang beragam mulai dari molekul sederhana seperti metana CH₄, air H₂O, maupun struktur molekul raksasa seperti karbon dalam intan. Struktur molekul yang beragam membuat senyawa kovalen mempunyai titik didih yang bervariasi tergantung struktur molekul senyawa tersebut. Misalnya molekul kovalen sederhana seperti metana CH₄ yang memiliki titik didih pada suhu -161^oC, gas klor Cl₂ pada suhu -35^oC, air H₂O pada suhu 100^oC. Titik didih molekul kovalen raksasa seperti karbon pada intan 4830^oC, silika SiO₂ 2230^oC. Senyawa dengan struktur molekul raksasa tidak larut dalam air dan tidak menghantarkan listrik kecuali grafit, yaitu karbon pada batu baterai dan isi pensil.

2.2.4. Contoh senyawa kovalen

Senyawa kovalen dapat terbentuk dari ikatan antara non logam dan non logam, seperti contoh berikut ini:

• CH₄ : Metana
• CO₂ : Karbon Dioksida
• CO : Karbon Monoksida
• HCl : Asam Klorida
• H₂O : Air
• Senyawa asam dan basa
• Senyawa karbon

2.3. Perbedaan senyawa ion dan senyawa kovalen

Perbedaan senyawa ion dan senyawa kovalen:

2.3.1. Senyawa ion

• Titik didih tinggi
• Dapat menghantarkan daya listrik pada lelehan
• Umumnya larut dalam pelarut polar misalnya air
• Umumnya tidak larut dalam pelarut nonpolar

2.3.2. Senyawa kovalen

• Titik didih rendah
• Tidak dapat menghantarkan daya listrik pada lelehan
• Umumnya tidak larut dalam pelarut polar misalnya air
• Umumnya larut dalam pelarut nonpolar

2.3.3. Pengecualian Aturan Oktet

Aturan oktet banyak membantu dalam meramalkan rumus kimia senyawa sederhana. Akan tetapi, aturan itu ternyata banyak dilanggar dan juga gagal dalam meramalkan rumus kimia senyawa dari unsur-unsur transisi dan postransisi (unsur logam setelah unusur transisi). Beberapa pengecualian aturan oktet:

• Senyawa yang tidak mencapai aturan oktet; Senyawa kovalen biner sederhana dari berilum Be, boron B, dan aluminium Al, dimana unsur-unsur tersebut tidak mencapai aturan oktet seperti pada senyawa BeCl2, BCl3, dan AlBr3
• Senyawa dengan jumlah elektron valensi ganjil; Senyawa yang memiliki jumlah elektron ganjil tidak mungkin memenuhi aturan oktet. Contoh pada senyawa NO2
• Senyawa dengan oktet berkembang; Unsur-unsur dari periode 3 atau lebih dapat membentuk senyawa yang melampaui aturan oktet (lebih dari 8 elektron pada kulit terluar). Hal ini dapat terjadi karena kulit terluarnya (M, N, dan seterusnya) dapat mempunyai 18 elektron. Contoh senyawa dengan oktet berkembang yaitu PCl5, SF6, ClF3.

2.4. Ikatan Logam

Ikatan logam adalah salah satu ikatan kimia yang terjadi akibat gaya tarik elektrostatik antara elektron (awan elektron) dan ion logam bermuatan positif (kation) pada masing-masing atom. Logam membentuk struktur raksasa di mana elektron di kulit terluar atom bebas bergerak. Ikatan logam sangat kuat, sehingga logam dapat mempertahankan struktur yang teratur dan biasanya memiliki titik leleh dan titik didih yang tinggi.

Ikatan logam (www.bbc.co.uk)

Beberapa sifat khas logam adalah sebagai berikut:

• Penghantar listrik (konduktor); dengan adanya elektron-elektron valensi yang dapat bergerak secara bebas menyebabkan elektron-elektron tersebut dapat bebas bergerak dalam medan listrik jika logam dihubungkan dengan sumber arus. Hal ini yang menyebabkan arus listrik dapat mengalir melalui logam.
• Mengilap; cahanya yang mengenai permukaan logam dapat menyebabkan sebagian elektron valensi yang mudah bergerak tereksitasi atau berpindah ke kulit yang memiliki energi lebih tinggi. Kemudian, ketika elektron tersebut kembali ke keadaan dasarnya (ground state), elektron akan memencarkan sejumlah energi cahaya yang sesuai dengan panjang gelombang warna tertentu. Hal ini yang menyebabkan logam tampak mengilap.
• Penghantar panas; panas akan menambah energi kinetik elektron yang mudah bergerak pada logam. Akibatnya, elektron bergerak semakin cepat dan menyebabkan peningkatan suhu. Gerakan satu elektron mengakibatkan seluruh elektron lain ikut bergerak sehingga menyebabkan peningkatan suhu.
• Dapat ditempa dan ditarik; saat elektron dikenai energi yang sangat besar misalnya dipukul atau dipanaskan, susunan atom-atom logam tidak berubah. Walaupun posisi atom-atomnya berubah, namun ion positifnya tetap berikatan dengan elektron-elektron valensinya sehingga menyebabkan logam dapat ditempa. Jika suatu ikatan logam putus, ikatan logam baru akan terbentuk. Hal ini menyebabkan logam dapat dengan mudah ditarik atau dibengkokkan.

Demikian penjelasan singkat terkait dengan Jenis-Jenis Ikatan Kimia, semoga materi ini bisa memberi pengetahuan dan pemahaman kepada pembaca.

Referensi

• Purba, M, Saidah, A. 2013. Kimia Bidang Keahlian Teknologi dan Rekayasa. Jakarta: Erlangga
• Sumber lain yang relevan