Ikatan Ion, Ikatan Kovalen dan Ikatan Logam

Ikatan Ion

Ikatan natrium dan klor membentuk Natrium Klorida

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

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 merangkumi banyak jenis interaksi, yaitu ikatan sigma, ikatan pi, ikatan logam-logam, interaksi agostik, dan ikatan tiga pusat dua elektron. Istilah bahasa Inggris untuk ikatan kovalen, covalent bond, pertama kali muncul pada tahun 1939. Awalan co- berarti bersama-sama, berasosiasi dalam sebuah aksi, berkolega, dll.; sehingga "co-valent bond" artinya adalah atom-atom yang saling berbagi "valensi", seperti yang dibahas oleh teori ikatan valensi. Pada molekul H₂, atom hidrogen berbagi dua elektron via ikatan kovalen. Kovalensi yang sangat kuat terjadi di antara atom-atom yang memiliki elektronegativitas yang mirip. Oleh karena itu, ikatan kovalen tidak seperlunya adalah ikatan antara dua atom yang berunsur sama, melainkan hanya pada elektronegativitas mereka. Oleh karena ikatan kovalen adalah saling berbagi elektron, maka elektron-elektron tersebut perlu ter-delokalisasi. Lebih jauh lagi, berbeda dengan interaksi elektrostatik ("ikatan ion"), kekuatan ikatan kovalen bergantung pada relasi sudut antara atom-atom pada molekul poliatomik.

Diagram MO yang melukiskan ikatan kovalen (kiri) dan ikatan kovalen polar (kanan) pada sebuah molekul diatomik. Panah-panah mewakili elektron-elektron yang berasal dari atom-atom yang terlibat.

Derajat Ikat

Derajat ikat atau orde ikat adalah sebuah bilangan yang mengindikasikan jumlah pasangan elektron yang terbagi di antara atom-atom yang membentuk ikatan kovalen. Istilah ini hanya berlaku pada molekul diatomik. Walaupun demikian, ia juga digunakan untuk mendeskripsikan ikatan dalam senyawa poliatomik.

1. Ikatan kovalen yang paling umum adalah ikatan tunggal dengan hanya satu pasang elektron yang terbagi di antara dua atom. Ia biasanya terdiri dari satu ikatan sigma. Semua ikatan yang memiliki lebih dari satu pasang elektron disebut sebagai ikatan rangkap atau ikatan ganda.
2. Ikatan yang berbagi dua pasangan elektron dinamakan ikatan rangkap dua. Contohnya pada etilena. Ia biasanya terdiri dari satu ikatan sigma dan satu ikatan pi.
3. Ikatan yang berbagi tiga pasang elektron dinamakan ikatan rangkap tiga. Contohnya pada hidrogen sianida. Ia biasanya terdiri dari satu ikatan sigma dan dua ikatan pi.
4. Ikatan rangkap empat ditemukan pada logam transisi. Molibdenum dan renium adalah unsur yang umumnya memiliki ikatan sejenis ini. Contoh ikatan rangkap ditemukan pada Di-tungsten tetra(hpp).
5. Ikatan rangkap lima telah ditemukan keberadaannya pada beberapa senyawa dikromium.
6. Ikatan rangkap enam ditemukan pada molibdenum dan tungsten diatomik.

Tentu saja kebanyakan ikatan tidak ter-lokalisasikan, sehingga klasifikasi di atas, walaupun sangat berguna dan digunakan secara luas, hanya berlaku pada keadaan yang sempit. Ikatan tiga pusat juga tidak dapat diterapkan menggunakan konvensi di atas.

Resonansi

Kebanyakan ikatan dapat dideskripsikan dengan menggunakan lebih dari satu struktur Lewis yang benar (misalnya pada ozon, O₃). Dalam diagram lewis (LDS: Lewis dot structure) O₃, atom pusat akan memiliki ikatan tunggal dengan satu atom dan ikatan rangkap dua dengan satu atom lainnya. Diagram LDS tidak dapat memberitahukan kita atom mana yang berikatan rangkap; atom pertama dan kedua yang berikatan dengan atom pusat memiliki probabilitas yang sama untuk memiliki ikatan rangkap. Dua struktur yang memungkinkan ini disebut sebagai struktur resonansi. Pada kenyataannya, struktur ozon adalah hibrid resonansi antara dua struktur resonansi yang memungkinkan. Daripada satu ikatan tunggal dan satu ikatan rangkap dua, sebenarnya terdapat dua ikatan 1,5 dengan kira-kira tiga elektron pada setiap atom.

Kasus resonansi yang khusus terlihat pada atom-atom yang membentuk cincin aromatik (contohnya benzena). Cincin aromatik terdiri dari atom-atom yang tersusun menjadi lingkaran (dihubungkan dengan ikatan kovalen) dan menurut LDS akan memiliki ikatan tunggal dan rangkap dua yang saling bergantian. Dalam kenyataannya, elektron-elektron cenderung secara merata berada di seluruh ruang cincin. Pembagian elektron pada struktur aromatik seringkali diwakili dengan cincin di dalam lingkaran atom.

Struktur titik Lewis (LDS) untuk molekul-molekul beresonansi diperlihatkan dengan menciptakan struktur titik untuk setiap bentuk yang memungkinkan, mengurung struktur-struktur tersebut, dan menghubungkan satu sama lain dengan tanda panah berkepala ganda.

Ikatan Logam

Pengertian

Ikatan logam adalah ikatan kimia yang terbentuk akibat penggunaan bersama elektron-elektron valensi antar atom-atom logam. Senyawa yang terbentuk hasil dari ikatan logam dinamakan logam (jika semua atom adalah sama). Misalnya:Dalam logam tembaga, atom tembaga dikelilingi 12 atom tembaga ( yang berikatan) atau aloi (jika terdapat atom-atom yang berbeda) misalnya atom logam Be dan Cu membentuk baja.

Pembentukan Ikatan Logam

Logam memiliki sedikit elektron valensi dan memiliki elektronegativitas yang rendah. Semua jenis logam cenderung melepaskan elektron terluarnya sehingga membentuk ion-ion positif/atom-atom positif/kation logam.

Kulit terluar unsur logam relatif longgar (terdapat banyak tempat kosong) sehingga elektron terdelokalisasi, yaitu suatu keadaan dimana elektron valensi  tidak tetap posisinya pada suatu atom, tetapi senantiasa berpindah pindah dari satu atom ke atom lainnya.

Elektron valensi logam bergerak dengan sangat cepat mengitari intinya dan berbaur dengan elektron valensi yang lain dalam ikatan logam tersebut sehingga menyerupai “awan” atau “lautan” yang membungkus ion-ion positif di dalamnya. Elektron bebas dalam orbit ini bertindak sebagai perekat atau lem. Kation logam yang berdekatan satu sama lain saling tarik menarik dengan adanya elektron bebas sebagai ”lemnya”.

Ikatan Logam Beberapa Unsur

Ikatan Logam Natrium
Logam cenderung memiliki titik leleh dan titik didih yang tinggi sehingga memberikan kesan kuatnya ikatan yang terjadi antara atom-atomnya. Secara rata-rata logam seperti natrium (titik leleh 97.8°C) meleleh pada suhu yang sangat jauh lebih tinggi dibanding unsur (neon) yang mendahuluinya pada tabel periodik.

Natrium memiliki struktur elektronik 1s2 2s2 2p6 3s1. Tiap atom Natrium tersentuh oleh delapan atom natrium yang lainnya dan terjadi pembagian (sharing) antara atom tengah dan orbital 3s di semua delapan atom yang lain. Dan tiap atom yang delapan ini disentuh oleh delapan atom natrium lainya secara terus menerus hingga diperoleh seluruh atom dalam bongkahan natrium. Semua orbital 3s dalam semua atom saling tumpang tindih untuk memberikan orbital molekul dalam jumlah yang sangat banyak yang memeperluas keseluruhan tiap bagian logam. Terdapat jumlah orbital molekul yang sangat banyak, tentunya, karena tiap orbital hanya dapat menarik dua elektron.

Elektron dapat bergerak dengan leluasa diantara orbital-orbital molekul tersebut, dan karena itu tiap elektron menjadi terlepas dari atom induknya. Elektron tersebut disebut terdelokalisasi. Logam terikat bersamaan melalui kekuatan daya tarik yang kuat antara inti positif dengan elektron yang terdelokalisasi.

Ikatan Logam Magnesium

Ikatan logam magnesium lebih kuat dan titik leleh juga lebih tinggi. Magnesium memiliki struktur elektronik terluar 3s². Diantara elektro-elektronnya terjadi delokalisasi, karena itu “lautan” yang ada memiliki kerapatan dua kali lipat daripada yang terdapat pada natrium. Sisa “ion” juga memiliki muatan dua kali lipat dan tentunya akan terjadi dayatarik yang lebih banyak antara “ion” dan “lautan”. Atom-atom magnesium memiliki jari-jari yang sedikit lebih kecil dibandingkan atom-atom natrium dan karena itu elektron yang terdelokalisasi lebih dekat ke inti. Tiap atom magnesium juga memiliki 12 atom terdekat dibandingkan delapan yang dimiliki natrium. Faktor-faktor inilah yang meningkatkan kekuatan ikatan secara lebih lanjut.

Ikatan Logam pada Unsur Transisi

Logam transisi cenderung memiliki titik leleh dan titik didih yang tinggi. Alasannya adalah logam transisi dapat melibatkan elektron 3d yang ada dalam kondisi delokalisasi seperti elektron pada 4s. Lebih banyak elektron yang dapat kamu libatkan, kecenderungan daya tarik yang lebih kuat.

Ikatan Logam pada Leburan Logam

Pada leburan logam, ikatan logam tetap ada, meskipun susunan strukturnya telah rusak. Ikatan logam tidak sepernuhnya putus sampai logam mendidih. Hal ini berarti bahwa titik didih merupakan penunjuk kekuatan ikatan logam dibandingkan dengan titik leleh. Pada saat meleleh, ikatan menjadi longgar tetapi tidak putus

Sifat fisis logam

Sifat fisis logam ditentukan oleh ikatan logamnya yang kuat, strukturnya yang rapat, dan keberadaan elektron-elektron bebas. Beberapa sifat fisis logam yang penting:

Berupa padatan pada suhu ruang

Atom-atom logam bergabung oleh ikatan logam yang sangat kuat membentuk struktur kristal yang rapat. Hal ini menyebabkan atom-atom tidak memiliki kebebasan bergerak seperti halnya pada zat cair (pengecualiannya adalah Hg).

Bersifat keras tetapi lentur/tidak mudah patah jika ditempa

Ikatan logam yang kuat dan struktur logam yang rapat menyebabkan logam bersifat kuat, keras, dan rapat. Akan tetapi. Adanya elektron-elektron bebas menyebabkan logam bersifat lentur/tidak mudah patah. Hal ini dikarenakan sewaktu logam dikenakan gaya luar, maka elektron-elektron bebas akan berpindah mengikuti ion-ion positif yang bergeser. Kemudian, berikatan lagi dengan atom yang berada di sampingnya. Oleh karena itu, logam dapat ditempa, dibengkokkan, atau dibentuk sesuai keinginan.

Mempunyai titik leleh dan titik didih yang tinggi

Hal ini dikarenakan atom-atom logam terikat oleh ikatan logam yang kuat. Untuk mengatasi ikatan tersebut, diperlukan energi dalam jumlah yang besar.

Menghantarkan listrik dengan baik

Di dalam ikatan logam, terdapat elektron-elektron bebas yang dapat membawa muatan listrik. Jika diberi suatu beda tegangan, maka elektron-elektron ini akan bergerak dari kutub negatif menjadi kutub positif.

Menghantarkan panas dengan baik

Elektron-elektron yang bergerak bebas di dalam kristal logam memiliki energi kinetik. Jika dipanaskan, elektron-elektron akan memperoleh energi kinetik yang cukup untuk dapat bergerak/bervibrasi dengan cepat. Dalam pergerakannya, elektron-elektron tersebut akan bertumbukkan dengan elektron-elektron lainnya. Hal ini menyebabkan terjadinya transfer energi dari bagian bersuhu tingi ke bagian bersuhu rendah.

Mempunyai permukaan yang mengkilap

Di dalam ikatan logam, terdapat elektron-elektron bebas. Sewaktu cahaya jatuh pada permukaan logam, maka elektron-elektron bebas akan menyerap energi cahaya tersebut. Elektron-elektron akan melepas kembali energi tersebut dalam bentuk radiasi elektromagnetik dengan frekuensi yang sama dengan frekuensi cahaya awal. Oleh karena frekuensinya sama, maka kita melihatnyta sebagai pantulan cahaya yang datang. Pantulan cahaya tersebut memberikan permukaan logam tampak mengkilap.

Memberikan efek fotolistrik dan efek termionik

Apabila elektron bebas pada ikatan logam memperoleh energi yang cukup dari luar, maka elektron tersebut dapat lepas dari logam. Elektron tersebut dapat ditarik keluar oleh suatu beda potensial positif. Jika energi yang diperoleh elektron bebas berasal dari berkas cahaya, maka fenomena pelepasan elektron dari logam disebut efek fotolistrik. Sedangkan jika energi tersebut berasal dari pemanasan, maka disebut efek termionik.