Ikatan Kimia Pada Logam

Oleh: Hariadi Adha Putra Rieswanto dan Irwansyah

 

A. PENGERTIAN IKATAN LOGAM

ikatan logam adalah teori lautan elektron yang ditemukan oleh Drude dan Lorentz. Menurut teori ini, kristal logam tersusun atas kation-kation logam yang terpateri di tempat (tidak bergerak) dikelilingi
oleh lautan elektron valensi yang bergerak bebas dalam kisi kristal. Ikatan logam terbentuk akibat adanya gaya tarik menarik  antara muatan positif dari inti atom logam dan muatan negatif dari elektron valensi yang bebas bergerak dalam kisi kristal.

Karena elektron-elektron valensi logam bergerak bebas dan mengisi ruang-ruang di antara kisi-kisi kation logam yang bermuatan positif. Oleh karena bergerak bebas, elektron-elektron valensi dapat berpindah jika dipengaruhi oleh medan listrik atau panas.

Kekuatan ikatan logam ditentukan oleh besarnya gaya tarik-menarik antara ion-ion positif dan elektron-elektron bebas. Semakin besar jumlah muatan positif ion logam yang berarti semakin banyak jumlah ikatan bebasnya, maka semakin besar kekuatan logam.

Sifat-sifat Logam

Logam bersifat padat pada temperatur dan tekanan standar, dengan pengecualian unsur merkuri dan galium yang keduanya berupa cairan. Sebagai pengingat, sifat-sifat logam adalah sebagai berikut:

1. Mempunyai konduktivitas termal dan listrik yang tinggi.
2. Berkilau dan memantulkan cahaya.
3. Dapat ditempa.
4. Mempunyai variasi kekuatan mekanik.

Perlu diingat kembali bahwa ikatan logam merupakan suatu kekuatan utama yang menyatukan atom-atom logam. Ikatan logam merupakan akibat dari adanya tarik menarik muatan positif dari logam dan muatan negatif dari elektron yang bergerak bebas.

Sifat-sifat logam tidak dapat dimasukkan dalam kriteria ikatan seperti ikatan kovalen maupun ikatan ion. Senyawa ionik tidak dapat mengantarkan listrik pada fase padatan, dan senyawa ionik bersifat rapuh (berlawanan dengan sifat logam).& Atom dari senyawa logam hanya mengandung satu sampai tiga elektron valensi. Dengan demikian atom tersebut tidak mampu membentuk ikatan kovalen. Senyawa kovalen merupakan penghantar listrik yang buruk dan umumnya berupa cairan (dengan sifat berkebalikan dengan pembentukan logam). Dengan demikian, logam membentuk model ikatan yang berbeda.

Model Lautan Elektron

Untuk menjelaskan ikatan pada logam, Lorentz mengusulkan sebuah model yang dikenal dengan model gas elektron atau model lautan elektron. Model ini didasarkan pada sifat logam berikut:

Energi ionisasi yang rendah

Logam umumnya mempunyai energi ionisasi yang rendah. Secara tak langsung, pengertian ini merujuk pada elektron valensi yang tidak terikat dengan kuat oleh inti. Elektron valensi dapat bergerak dengan bebas diluar pengaruh inti. Dengan demikian, logam mempunyai elektron yang bebas bergerak.

Banyak orbital kosong

Telah diteliti bahwa logam mempunyai banyak orbital yang kosong sebagai akibat elektron valensi logam lebih rendah daripada orbital valensi logam. Sebagai contoh, logam litium mempunyai orbital 2p yang kosong; natrium mempunyai orbital 3p dan 5d yang kosong; dan magnesium mempunyai orbital 3p dan 3d yang juga masih kosong.

Contoh Ikatan Logam

Elektron yang paling luar pada sebagian besar logam biasanya mempunyai hubungan yang tidak erat dengan ini karena letaknya yang jauh dari muatan positif inti. Semua elektron valensi logam-logam bergabung membentuk lautan elektron yang bergerak bebas di antara inti atom. Elektron yang bergerak bebas beraksi sebagai ikatan terhadap ion bermuatan positif. Ikatan logam tidak mempunyai arah. Akibatnya, ikatan tidak rusak ketika logam ditempa.

Elektron valensi menjadi terdisosiasi dengan inti atomnya dan membentuk lautan elektron.

Contoh ikatan unsur yang mempunyai ikatan logam adalah sebagian besar logam seperti Cu, Al, Au, Ag, dsb. Logam transisi seperti Fe, Ni, dsb membentuk ikatan campuran yang terdiri dari ikatan kovalen (pada elektron 3d) dan ikatan logam.

 

PROSES PEMBENTUKAN IKATAN LOGAM

Pada ikatan logam terjadi proses saling meminjamkan elektron, hanya saja jumlah atom yang bersama-sama saling meminjamkan elektron valensinya (elektron yang berada pada kulit terluar) ini tidak hanya antara dua melainkan beberapa atom tetapi dalam jumlah yang tidak terbatas. Setiap atom menyerahkan elektron valensi untuk digunakan bersama, dengan demikian akan ada ikatan tarik menarik antara atom-atom yang saling berdekatan.

Jarak antar atom ini akan tetap sama, maksudnya seandainya ada atom yang bergerak menjauh maka gaya tarik menarik akan menariknya kembali ke posisi semula dan bila bergerak terlalu mendekat maka akan timbul gaya tolak menolak karena inti-inti atom berjarak terlalu dekat padahal muatan listriknya sama sehingga kedudukan atom relatif terhadap atom lain akan tetap.

Pada ikatan logam, inti-inti atom berjarak tertentu dan terletak beraturan sedangkan elektron yang saling dipinjamkan seolah-olah membentuk kabut elektron. Dalam logam, orbital atom terluar yang terisi elektron menyatu menjadi suatu sistem terdelokalisasi yang merupakan dasar pembentukan ikatan logam. Delokalisasi yaitu suatu keadaan dimana elektron valensi tidak tetap posisinya pada 1 atom, tetapi senantiasa berpindah-pindah dari satu atom ke atom lain.

Atom logam dapat berikatan sambung menyambung ke segala arah sehingga menjadi molekul yang besar sekali. Satu atom akan berikatan dengan beberapa atom lain disekitarnya. Akibatnya atom tersebut terikat kuat dan menjadi logam berwujud padat (kecuali Hg) dan umumnya keras.

Titik Didih dan Titik Lebur Logam

Titik didih dan titik lebur logam berkaitan langsung dengan kekuatan ikatan logamnya. Titik didih dan titik lebur logam makin tinggi bila ikatan logam yang dimiliki makin kuat. Dalam sistem periodik unsur, pada satu golongan dari atas kebawah, ukuran kation logam dan jari-jari atom logam makin besar.

Hal ini menyebabkan jarak antara pusat kation-kation logam dengan awan elektronnya semakin jauh, sehingga gaya tarik elektrostatik antara kation-kation logam dengan awan elektronnya semakin lemah. Hal ini dapat dilihat pada titik didih dan titik lebur logam alkali.

Logam	Jari-jari atom logam (pm)	Kation logam	Jari-jari kation logam (pm)	Titik lebur (°C)	Titik didih (°C)
Li	157	Li+	106	180	1330
Na	191	Na+	132	97,8	892
K	235	K+	165	63,7	774
Rb	250	Rb+	175	38,9	688
Cs	272	Cs+	188	29,7	690

Daya Hantar Listrik Logam

Sebelum logam diberi beda potensial, elektron valensi yang membentuk awan elektron bergerak ke segala arah dengan jumlah yang sama banyak. Apabila pada logam diberi beda potensial, dengan salah satu ujung logam ditempatkan elektroda positif (anoda) dan pada ujung yang lain ditempatkan ujung negatif (katoda), maka jumlah elektron yang bergerak ke anoda lebih banyak dibandingkan jumlah elektron yang bergerak ke katoda sehingga terjadi hantaran listrik.

a

Daya Hantar Panas Logam

Berdasarkan model awan elektron, apabila salah satu ujung dari logam dipanaskan maka awan elektron ditempat tersebut mendapat tambahan energi termal. Karena awan elektron bersifat mobil, maka energi termal tersebut dapat ditransmisikan ke bagian-bagian lain dari logam yang memiliki temperatur lebih rendah sehingga bagian tersebut menjadi panas.

Kilap Logam

Permukaan logam yang bersih dan halus akan memberikan kilap atau kilau (luster) tertentu. Kilau logam berbeda dengan kilau unsur nonlogam. Kilau logam dapat dipandang dari segala sudut sedangkan kilau nonlogam hanya dipandang dari sudut tertentu.

Logam akan tampak berkilau apabila sinar tampak mengenai permukaannya. Hal ini disebabkan sinar tampak akan menyebabkan terjadinya eksitasi elektron-elektron bebas pada permukaan logam.

Eksitasi elektron yaitu perpindahan elektron dari keadaan dasar (tingkat energi terendah) menuju ke keadaan yang lebih tinggi (tingkat energi lebih tinggi). Elektron yang tereksitasi dapat kembali ke keadaan dasar dengan memantulkan energi dalam bentuk radiasi elektromagnetik. Energi yang dipancarkan inilah yang menyebabkan logam tampak berkilau.

Aloi

Logam-logam selalu dijumpai dalam kehidupan sehari-hari, misalnya rangka jendela, peralatan-peralatan rumuh tangga, rangka pesawat maupun maupun bahan lain yang menggunakan logam. Bahan-bahan logam tersebut bukan hanya dibuat dari satu jenis unsur logam tetapi telah dicampur atau ditambah dengan unsur-unsur lain yang disebut aloi atau sering disebut lakur atau paduan.

Aloi terbentuk apabila leburan dua atau lebih macam logam dicampur atau leburan suatu logam dicampur dengan unsur-unsur nonlogam dan campuran tersebut tidak saling bereaksi serta masih menunjukan sifat sebagai logam setelah didinginkan.

Aloi dibagi menjadi dua macam yaitu aloi selitan dan aloi substitusi. Disebut aloi selitan bila jari-jari atom unsur yang dipadukan sama atau lebih kecil dari jari-jari atom logam. Sedangkan aloi substitusi terbentuk apabila jari-jari unsur yang dipadukan lebih besar dari jari-jari atom logam.

Daftar Pustaka

Math,Maya. 2011. Ikatan Kimia. [Online]. Tersedia: http://maydolphinpink.blogspot.co.id/2011/06/ikatan-kimia.html. [5 Oktober 2016].

Armansyah,Wawang. 2016. Ikatan Logam Serta Proses Pembentukan dan Contohnya. [Online]. Tersedia: http://www.rumuskimia.net/2016/04/ikatan-logam.html#. [5 Oktober 2016].

Winarto,Dwi. 2013. Ikatan Logam. [Online]. Tersedia: http://www.ilmukimia.org/2013/01/ikatan-logam.html. [6 Oktober 2016].

Hasannudin. 2015. Ikatan Logam: Pengertian dan Proses Pembentukan Ikatan Logam. [Online]. Tersedia: http://kimiadasar.com/ikatan-logam/. [6 Oktober 2016].

Seran, Emel. 2011. Ikatan Logam dan Sifat-Sifat Logam. [Online]. Tersdia: https://wanibesak.wordpress.com/2011/06/27/ikatan-logam-sifat-sifat-logam-dan-alloy/. [6 Oktober 2016].

Ardra. 2016. Pengertian Ikatan Logam. [Online]. Tersedia: https://ardra.biz/sain-teknologi/metalurgi/besi-baja-iron-steel/pengertian-ikatan-atom/pengertian-ikatan-logam/. [6 Oktober 2016].