Dalam tulisan ini, kita akan mempelajari tentang pembentukan beberapa
jenis ikatan kimia, seperti ikatan ionik, ikatan kovalen, serta ikatan
kovelen koordinasi. Selain itu, kita juga akan mempelajari cara
penulisan rumus dan tata nama berbagai senyawa kimia.
Natrium termasuk logam yang cukup reaktif. Unsur ini berkilau, lunak,
dan merupakan konduktor listrik yang baik. Umumnya natrium disimpan di
dalam minyak untuk mencegahnya bereaksi dengan air yang berasal dari
udara. Jika sepotong logam natrium yang baru dipotong dilelehkan,
kemudian diletakkan ke dalam gelas
beaker yang terisi penuh oleh gas klorin yang berwarna hijau kekuningan, sesuatu yang sangat menakjubkan akan terjadi. Natrium yang meleleh mulai bercahaya dengan cahaya putih yang semakin lama semakin terang. Sementara, gas klorin akan teraduk dan warna gas mulai menghilang. Dalam beberapa menit, reaksi selesai dan akan diperoleh garam meja atau NaCl yang terendapkan di dalam gelas beaker.
beaker yang terisi penuh oleh gas klorin yang berwarna hijau kekuningan, sesuatu yang sangat menakjubkan akan terjadi. Natrium yang meleleh mulai bercahaya dengan cahaya putih yang semakin lama semakin terang. Sementara, gas klorin akan teraduk dan warna gas mulai menghilang. Dalam beberapa menit, reaksi selesai dan akan diperoleh garam meja atau NaCl yang terendapkan di dalam gelas beaker.
Proses pembentukan garam meja adalah sesuatu yang sangat menakjubkan.
Dua zat yang memiliki sifat yang berbeda dan berbahaya dapat bereaksi
secara kimiawi menghasilkan senyawa baru yang berperan penting dalam
kehidupan.
Natrium adalah logam alkali (IA). Logam natrium memiliki satu
elektron valensi dan jumlah seluruh elektronnya adalah 11, sebab nomor
atomnya adalah 11. Klorin adalah unsur pada golongan halogen (VIIA)
pada tabel periodik. Unsur ini memiliki tujuh elektron valensi dan
jumlah seluruh elektronnya adalah 17.
Gas mulia adalah unsur golongan VIIIA pada tabel periodik yang sangat
tidak reaktif, karena tingkat energi valensinya (tingkat energi terluar
atau kulit terluar) terisi penuh oleh elektron ( memiliki delapan
elektron valensi, kecuali gas helium yang hanya memiliki dua elektron
valensi). Meniru konfigurasi elektron gas mulia adalah tenaga pendorong
alami dalam reaksi kimia, sebab dengan cara itulah unsur menjadi stabil
atau “sempurna”. Unsur gas mulia tidak akan kehilangan, mendapatkan,
atau berbagi elektron.
Unsur-unsur lain di golongan A pada tabel periodik mendapatkan,
kehilangan, atau berbagi elektron valensi untuk mengisi tingkat energi
valensinya agar mencapai keadaan “sempurna”. Pada umumnya, proses ini
melibatkan pengisian kulit terluar agar memiliki delapan elektron
valensi (dikenal dengan istilah aturan oktet), yaitu unsur akan mendapatkan, kehilangan, atau berbagi elektron untuk mencapai keadaan penuh delapan/oktet.
Natrium memiliki satu elektron valensi. Menurut hukum oktet,
unsur ini akan bersifat stabil ketika memiliki delapan elektron
valensi. Ada dua kemungkinan bagi natrium untuk menjadi stabil. Unsur
ini dapat memperoleh tujuh elektron untuk memenuhi kulit M atau dapat
kehilangan satu elektron pada kulit M, sehingga kulit L (yang terisi
penuh oleh delapan elektron) menjadi kulit terluar. Pada umumnya,
kehilangan atau mendapatkan satu, dua, bahkan kadang-kadang tiga
elektron dapat terjadi. Unsur tidak akan kehilangan atau mendapatkan
lebih dari tiga elektron. Dengan demikian, untuk mencapai kestabilan,
natrium kehilangan satu elektron pada kulit M. Pada keadaan ini, natrium
memiliki 11 proton dan 10 elektron. Atom natrium yang pada awalnya
bersifat netral, sekarang memiliki satu muatan positif , sehingga
menjadi ion (atom yang bermuatan karena kehilangan atau memperoleh elektron). Ion yang bermuatan positif karena kehilangan elektron disebut kation.
11Na : 2 . 8 . 1
11Na+ : 2 . 8
Ion natrium (Na+) memiliki konfigurasi elektron yang sama dengan neon (10Ne), sehingga
merupakan isoelektron
dengan neon. Terdapat perbedaan satu elektron antara atom natrium dan
ion natrium. Selain itu, reaktivitas kimianya berbeda dan ukurannya pun
berbeda. Kation lebih kecil bila dibandingkan dengan atom netral. Hal
ini akibat hilangnya satu elektron saat atom natrium berubah menjadi ion
natrium.
Klor memiliki tujuh elektron valensi. Untuk memenuhi aturan oktet,
unsur ini dapat kehilangan tujuh elektron pada kulit M atau mendapatkan
satu elektron pada kulit M. Oleh karene suatu unsur tidak dapat
memperoleh atau kehilangan lebih dari tiga elektron, klor harus
mendapatkan satu elektron untuk memenuhi valensi pada kulit M. Pada
keadaan ini, klor memiliki 17 proton dan dan 18 elektron, sehingga klor
menjadi ion dengan satu muatan negatif (Cl-). Atom klorin netral berubah menjadi ion klorida. Ion dengan muatan negatif karena mendapatkan elektron disebut anion.
17Cl : 2 . 8 . 7
17Cl- : 2 . 8 . 8
Anion klorida adalah isoelektron dengan argon (18Ar). Anion klorida juga sedikit lebih besar dari atom klor netral. Secara umum, kation lebih kecil dari atomnya dan anion sedikit lebih besar dari atomnya.
Natrium dapat mencapai delapan elektron valensi (kestabilan) dengan melepaskan satu elektron. Sementara, klor dapat memenuhi aturan oktet
dengan mendapatkan satu elektron. Jika keduanya berada di dalam satu
bejana, jumlah elektron natrium yang hilang akan sama dengan jumlah
elektron yang diperoleh oleh klor. Pada keadaan ini, satu elektron
dipindahkan dari natrium menuju klor. Perpindahan elektron menghasilkan
ion yaitu kation (bermuatan positif) dan anion (bermuatan negatif). Muatan yang berlawanan akan saling tarik-menarik. Kation Na+ menarik anion Cl- dan membentuk senyawa NaCl atau garam meja.
Proses ini merupakan contoh dari ikatan ionik, yaitu ikatan
kimia (gaya tarik-menarik yang kuat yang tetap menyatukan dua unsur
kimia) yang berasal dari gaya tarik elektrostatik (gaya tarik-menarik
dari muatan-muatan yang berlawanan) antara kation dan anion. Senyawa yang memiliki ikatan ionik sering disebut garam. Pada natrium klorida (NaCl), susunan antara ion Na+ dan Cl- membentuk pola yang berulang dan teratur (disebut struktur kristalin). Jenis garam yang berbeda memiliki struktur kristalin yang
berbeda. Kation dan anion dapat memiliki lebih dari satu muatan positif
atau negatif bila kehilangan atau mendapatkan lebih dari satu elektron.
Dengan demikian, mungkin dapat terbentuk berbagai jenis garam dengan
rumus kimia yang bervariasi.
Proses dasar yang terjadi ketika natrium klorida terbentuk juga terjadi ketika garam-garam lainnya terbentuk. Unsur logam akan kehilangan elektron membentuk kation dan unsur nonlogam akan mendapatkan elektron membentuk anion. Gaya tarik-menarik antara muatan positif dan negatif menyatukan partikel-partikel dan menghasilkan senyawa ionik.
Secara umum, muatan ion yang dimiliki suatu unsur dapat ditentukan
berdasarkan pada letak unsur tersebut pada tabel periodik. Semua logam
alkali (unsur IA) kehilangan satu elektron untuk membentuk kation dengan muatan +1. Logam alkali tanah (unsur IIA) kehilangan dua elektronnya untuk membentuk kation +2. Aluminium yang merupakan anggota pada golongan IIIA kehilangan tiga elektronnya untuk membentuk kation +3.
Dengan alasan yang sama, semua halogen (unsur VIIA) memiliki tujuh
elektron valensi. Semua halogen mendapatkan satu elektron untuk memenuhi
kulit valensi sehingga membentuk anion dengan satu muatan negatif. Unsur VIA mendapatkan dua elektron untuk membentuk anion dengan muatan -2 dan unsur VA mendapatkan tiga elektron untuk membentuk anion dengan muatan -3.
Berikut ini adalah tabel beberapa kation monoatom (satu atom) umum dan beberapa anion monoatom umum yang sering digunakan para ahli kimia.
Beberapa Kation Monoatom Umum | |||
Golongan | Unsur | Nama Ion | Simbol Ion |
IA | Litium | Kation Litium | Li+ |
Natrium | Kation Natrium | Na+ | |
Kalium | Kation Kalium | K+ | |
IIA | Berilium | Kation Berilium | Be2+ |
Magnesium | Kation Magnesium | Mg2+ | |
Kalsium | Kation Kalsium | Ca2+ | |
Stronsium | Kation Stronsium | Sr2+ | |
Barium | Kation Barium | Ba2+ | |
IB | Perak | Kation Perak | Ag+ |
IIB | Seng | Kation Seng | Zn2+ |
IIIA | Aluminium | Kation Aluminium | Al3+ |
Beberapa Anion Monoatom Umum | |||
Golongan | Unsur | Nama Ion | Simbol Ion |
VA | Nitrogen | Anion Nitrida | N3- |
Fosfor | Anion Fosfida | P3- | |
VIA | Oksigen | Anion Oksida | O2- |
Belerang | Anion Sulfida | S2- | |
VIIA | Fluorin | Anion Fluorida | F- |
Klorin | Anion Klorida | Cl- | |
Bromin | Anion Bromida | Br- | |
Iodin | Anion Iodida | I- |
Hilanganya sejumlah elektron dari anggota unsur logam transisi (unsur
golongan B) lebih sukar ditentukan. Faktanya, banyak dari unsur ini
kehilangan sejumlah elektron yang bervariasi, sehingga dapat membentuk
dua atau lebih kation dengan muatan yang berbeda. Muatan listrik yang dimiliki ataom disebut dengan bilangan oksidasi. Banyak dari ion transisi (unsur golongan B) memiliki bilangan oksidasi yang bervariasi. Berikut adalah tabel yang menunjukkan beberapa logam transisi umum dengan bilangan oksidasi yang bervariasi.
Beberapa Logam Umum yang Memiliki Lebih dari Satu Bilangan Oksidasi | |||
Golongan | Unsur | Nama Ion | Simbol Ion |
VIB | Kromium | Krom (II) atau Kromo | Cr2+ |
Krom (III) atau Kromi | Cr3+ | ||
VIIB | Mangan | Mangan (II) atau Mangano | Mn2+ |
Mangan (III) atau Mangani | Mn3+ | ||
VIIIB | Besi | Besi (II) atau Fero | Fe2+ |
Besi (III) atau Feri | Fe3+ | ||
Kobalt | Kobalt (II) atau Kobalto | Co2+ | |
Kobalt (III) atau Kobaltik | Co3+ | ||
IB | Tembaga | Tembaga (I) atau Cupro | Cu+ |
Tembaga (II) atau Cupri | Cu2+ | ||
IIB | Raksa | Merkuri (I) atau Merkuro | Hg22+ |
Merkuri (II) atau Merkuri | Hg2+ | ||
IVA | Timah | Timah (II) atau Stano | Sn2+ |
Timah (IV) atau Stani | Sn4+ | ||
Timbal | Timbal (II) atau Plumbum | Pb2+ | |
Timbal (IV) atau Plumbik | Pb4+ |
Kation-kation tersebut dapat memiliki lebih dari satu nama. Cara pemberian nama suatu kation adalah
dengan menggunakan nama logam dan diikuti oleh muatan ion yang
dituliskan dengan angka Romawi di dalam tanda kurung. Cara lama
pemberian nama suatu kation adalah menggunakan akhiran –o dan –i. Logam dengan bilangan oksidasi rendah diberi akhiran –o. Sementara, logam dengan bilangan oksidasi tinggi diberi akhiran –i.
Ion tidak selalu monoatom yang tersusun atas hanya satu atom. Ion dapat juga berupa poliatom yang tersusun oleh sekelompok atom. Berikut ini adalah beberapa ion poliatom penting yang disajikan dalam bentuk tabel.
Beberapa Ion Poliatom Penting | |||
Nama Ion | Simbol Ion | Nama Ion | Simbol Ion |
Sulfat | SO42- | Hidrogen Fosfat | HPO42- |
Sulfit | SO32- | Dihidrogen Fosfat | H2PO4- |
Nitrat | NO3- | Bikarbonat | HCO3- |
Nitrit | NO2- | Bisulfat | HSO4- |
Hipoklorit | ClO- | Merkuri (I) | Hg22+ |
Klorit | ClO2- | Amonia | NH4+ |
Klorat | ClO3- | Fosfat | PO43- |
Perklorat | ClO4- | Fosfit | PO33- |
Asetat | CH3COO- | Permanganat | MnO4- |
Kromat | CrO42- | Sianida | CN- |
Dikromat | Cr2O72- | Sianat | OCN- |
Arsenat | AsO43- | Tiosianat | SCN- |
Oksalat | C2O42- | Arsenit | AsO33- |
Tiosulfat | S2O32- | Peroksida | O22- |
Hidroksida | OH- | Karbonat | CO32- |
Ketika suatu senyawa ionik terbentuk, kation dan anion saling menarik menghasilkan garam. Hal yang penting untuk diingat adalah bahwa senyawanya harus netral, yaitu memiliki jumlah muatan positif dan negatif yang sama.
Sebagai contoh, saat logam magnesium direaksikan dengan cairan bromin, akan terbentuk senyawa ionik. Rumus kimia atau formula kimia dari senyawa yang dihasilkan dapat ditentukan melalui konfigurasi elektron masing-masing unsur.
12Mg : 2 . 8 . 2
35Br : 2 . 8 . 18 . 7
Magnesium, merupakan unsur logam alkali tanah (golongan IIA),
memiliki dua elektron valensi, sehingga dapat kehilangan elektronnya
membentuk suatu kation bermuatan +2.
12Mg2+ : 2 . 8
Bromin adalah halogen (golongan VIIA) yang mempunyai tujuh elektron
valensi, sehingga dapat memperoleh satu elektron untuk melengkapi
keadaan oktet (delapan elektron valensi) dan membentuk anion bromide dengna muatan -1.
35Br- : 2 . 8 . 18 . 8
Senyawa yang terbentuk harus netral, yang berarti
jumlah muatan positif dan negatifnya harus sama. Dengan demikian, secara
keseluruhan, muatannya nol. Ion magnesium mempunyai muatan +2. Dengan
demikian, ion ini memerlukan dua ion bromida yang masing-masing memiliki
satu muatan negatif untuk “mengimbangi” muatan +2 dari ion magnesium.
Jadi, rumus senyawa yang dihasilkan adalah MgBr2.
Pada saat menuliskan nama senyawa garam, tulislah terlebih dahulu nama logamnya dan kemudian nama nonlogamnya. Sebagai contoh, senyawa yang dihasilkan dari reaksi antara litium dan belerang, Li2S. Pertama kali, tulislah nama logammya, yaitu litium. Kemudian, tulislah nama nonlogamnya, dengan menambah akhiran –ida sehingga belerang (sulfur) menjadi sulfida.
Li2S : Litium Sulfida
Senyawa-senyawa ion yang melibatkan ion-ion poliatom juga mengikuti
aturan dasar yang sama. Nama logam ditulis terlebih dahulu, kemudian
diikuti nama nonlogamnya (anion poliatom tidak perlu diberi akhiran –ida).
(NH4)2CO3 : Amonium Karbonat
K3PO4 : Kalium Fosfat
Apabila logam yang terlibat merupakan logam transisi dengan lebih
dari satu bilangan oksidasi, terdapat dua cara penamaan yang benar.
Sebagai contoh, kation Fe3+ dengan anion CN- dapat membentuk senyawa Fe(CN)3.
Metode yang lebih disukai adalah menggunakan nama logam yang diikuti
dengan muatan ion yang ditulis dengan angka Romawi dan diletakkan dalam
tanda kurung : Besi (III). Namun, metode penamaan lama masih digunakan,
yaitu dengan menggunakan akhiran –o (bilangan oksidasi rendah) dan –i (bilangan oksidasi tinggi). Oleh karena ion Fe3+ memiliki bilangan oksidasi lebih tinggi dari Fe2+, ion tersebut diberi nama ion ferri.
Fe(CN)3 : Besi (III) Sianida
Fe(CN)3 : Ferri Sianida
Tidak semua ikatan kimia terbentuk melalui mekanisme serah-terima elektron. Atom-atom juga dapat mencapai kestabilan melalui mekanisme pemakaian bersama pasangan elektron. Ikatan yang terbentuk dikenal dengan istilah ikatan kovelen. Senyawa kovelen adalah senyawa yang hanya memiliki ikatan kovelen.
Sebagai contoh, atom hidrogen memiliki satu elektron valensi. Untuk
mencapai kestabilan (isoelektronik dengan helium), atom hidrogen
membutuhkan satu elektron tambahan. Saat dua atom hidrogen membentuk
ikatan kimia, tidak terjadi peristiwa serah-terima elektron.
Yang akan terjadi adalah kedua atom akan menggunakan elektronnya secara
bersama-sama. Kedua elektron (satu dari masing-masing hidrogen) menjadi
milik kedua atom tersebut. Dengan demikian, molekul H2 terbentuk melalui pembentukan ikatan kovelen, yaitu ikatan kimia yang berasal dari penggunaan bersama satu atau lebih pasangan elektron antara dua atom. Ikatan kovalen terjadi di antara dua unsur nonlogam.
Ikatan kovalen dapat dinyatakan dalam bentuk Struktur Lewis,
yaitu representasi ikatan kovelen, dimana elektron yang digunakan
bersama digambarkan sebagai garis atau sepasang dot antara dua atom;
sementara pasangan elektron yang tidak digunakan bersama (lone pair)
digambarkan sebagai pasangan dot pada atom bersangkutan. Pada umumnya,
proses ini melibatkan pengisian elektron pada kulit terluar (kulit
valensi) yang disebut sebagai aturan oktet, yaitu unsur
akan berbagi elektron untuk mencapai keadaan penuh delapan elektron
valensi (oktet), kecuali hidrogen dengan dua elektron valensi (duplet).
Atom-atom dapat membentuk berbagai jenis ikatan kovelen. Ikatan tunggal terjadi saat dua atom menggunakan sepasang elektron bersama. Ikatan rangkap dua (ganda) terjadi saat dua atom menggunakan menggunakan dua pasangan elektron bersama. Sementara, ikatan rangkap tiga terjadi saat dua atom menggunakan tiga pasangan elektron bersama.
Senyawa ionik memiliki sifat yang berbeda dari senyawa kovalen.
Senyawa ionik, pada suhu kamar, umumnya berbentuk padat, dengan titik
didih dan titik leleh tinggi, serta bersifat elektrolit. Sebaliknya,
senyawa kovelen, pada suhu kamar, dapat berbentuk padat, cair, maupun
gas. Selain itu, senyawa kovalen memiliki titik didih dan titik leleh
yang relatif rendah bila dibandingkan dengan senyawa ionik serta
cenderung bersifat nonelektrolit.
Ketika atom klorin berikatan secara kovalen dengan atom klorin
lainnya, pasangan elektron akan digunakan bersama secara seimbang.
Kerapatan elektron yang mengandung ikatan kovalen terletak di
tengah-tengah di antara kedua atom. Setiap atom menarik kedua elektron
yang berikatan secara sama. Ikatan seperti ini dikenal dengan istilah ikatan kovalen nonpolar.
Sementara, apa yang akan terjadi bila kedua atom yang terlibat dalam
ikatan kimia tidak sama? Kedua inti yang bermuatan positif yang
mempunyai gaya tarik berbeda akan menarik pasangan elektron dengan
derajat (kekuatan) yang berbeda. Hasilnya adalah pasangan elektron
cenderung ditarik dan bergeser ke salah satu atom yang lebih
elektronegatif. Ikatan semacam ini dikenal dengan istilah ikatan kovalen polar.
Sifat yang digunakan untuk membedakan ikatan kovalen polar dengan ikatan kovalen nonpolar adalah elektronegativitas (keelektronegatifan), yaitu kekuatan (kemampuan) suatu atom untuk menarik pasangan elektron yang berikatan. Semakin besar nilai elektronegativitas,
semakin besar pula kekuatan atom untuk menarik pasangan elektron pada
ikatan. Dalam tabel periodik, pada satu periode, elektronegativitas akan
naik dari kiri ke kanan. Sebaliknya, dalam satu golongan, akan turun
dari atas ke bawah.
Ikatan kovelen nonpolar terbentuk bila dua atom yang terlibat dalam ikatan adalah sama atau bila beda elektronegativitas dari atom-atom yang terlibat pada ikatan sangat kecil. Sementara, pada ikatan kovelen polar,
atom yang menarik pasangan elektron pengikat dengan lebih kuat akan
sedikit lebih bermuatan negatif; sedangkan atom lainnya akan menjadi
sedikit lebih bermuatan positif. Ikatan ini terbentuk bila atom-atom
yang terlibat dalam ikatan adalah berbeda. Semakin besar beda elektronegativitas, semakin polar pula ikatan yang bersangkutan. Sebagai tambahan, apabila beda elektronegativitas atom-atom sangat besar, maka yang akan terbentuk justru adalah ikatan ionik. Dengan demikian, beda elektronegativitas merupakan salah satu cara untuk meramalkan jenis ikatan yang akan terbentuk di antara dua unsur yang berikatan.
Perbedaan Elektronegativitas | Jenis Ikatan yang Terbentuk |
0,0 sampai 0,2 | Kovalen nonpolar |
0,3 sampai 1,4 | Kovalen polar |
> 1,5 | Ionik |
Ikatan kovalen koordinasi (datif) terjadi saat salah
satu unsur menyumbangkan sepasang elektron untuk digunakan secara
bersama-sama dengan unsur lain yang membutuhkan elektron. Sebagai
contoh, reaksi antara molekul NH3 dan ion H+ membentuk ion NH4+. Molekul NH3 memiliki sepasang elektron bebas yang digunakan bersama-sama dengan ion H+. Molekul NH3 mendonorkan elektron, sedangkan ion H+ menerima elektron. Kedua elektron digunakan bersama-sama.
Pada dasarnya senyawa kovalen memiliki aturan tata nama yang tidak
berbeda jauh dari senyawa ionik. Tulislah nama unsur pertama, kemudian
diikuti dengan nama unsur kedua yang diberi akhiran –ida.
HCl : Hidrogen Klorida
SiC : Silikon Karbida
Apabila masing-masing unsur terdiri lebih dari satu atom, prefik yang
menunjukkan jumlah atom digunakan. Prefik yang sering digunakan dalam
penamaan senyawa kovelen dapat dilihat pada tabel berikut.
Prefik | Jumlah Atom | Prefik | Jumlah Atom |
Mono- | 1 | Heksa- | 6 |
Di- | 2 | Hepta- | 7 |
Tri- | 3 | Okta- | 8 |
Tetra- | 4 | Nona- | 9 |
Penta- | 5 | Deka- | 10 |
CO : Monokarbon Monoksida atau Karbon Monoksida
CO2 : Monokarbon Dioksida atau Karbon Dioksida
Catatan : awalan mono- pada unsur pertama dapat dihilangkan
SO2 : Sulfur Dioksida
SO3 : Sulfur Trioksida
N2O4 : Dinitrogen Tetraoksida
Senyawa kovalen yang mengandung atom Hidrogen (H) tidak menggunakan
tata nama di atas, tetapi menggunakan nama trivial yang telah dikenal
sejak dahulu.
B2H6 : Diborana PH3 : Fosfina
CH4 : Metana H2O : Air
SiH4 : Silana H2S : Hidrogen Sulfida
NH3 : Amonia
Tidak ada komentar:
Posting Komentar