IKATAN KIMIA: POLARISASI SENYAWA DAN BENTUK MOLEKUL

Oleh: Muhamad Aldi Setiadi (@T19-Aldi)

 

ABSTRAK

            Ikatan kimia adalah gaya yang mampu mengikat atom-atom pada molekul atau gabungan ion pada suatu senyawa. Ikatan kimia terbentuk karena setiap atom memiliki kecenderungan untuk memiliki susunan elektron yang stabil seperti gas mulia yang memiliki elektron di kulit terluar (elektron valensi) berjumlah dua/duplet dan berjumlah delapan/oktet.

            Berdasarkan kepolaran ikatan, ikatan kovalen terbagi menjadi ikatan kovalen polar dan ikatan kovalen nonpolar. Masing-masing memiliki cirinya tersendiri, salah satunya ditentukan dari adanya momen dipol. Geometri atau bentuk molekul berkaitan dengan susunan ruang atom-atom dalam suatu molekul tertentu. Semakin banyak atom penyusun molekul, maka geometrinya akan semakin kompleks.

Kata kunci: ikatan, oktet, duplet, polar, geometri

ABSTRACT

A chemical bond is a force capable of binding atoms in a molecule or a combination of ions in a compound. Chemical bonds are formed because each atom has a tendency to have a stable arrangement of electrons such as noble gases which have electrons in the outermost shell (valence electrons) amounting to two/duplet and numbering eight/octet.

Based on the polarity of the bond, covalent bonds are divided into polar covalent bonds and nonpolar covalent bonds. Each has its own characteristics, one of which is determined by the presence of a dipole moment. The geometry or shape of the molecule is related to the spatial arrangement of the atoms in a particular molecule. The more atoms that make up a molecule, the more complex the geometry will be.

Keywords: bond, octet, duplet, polar, geometry

PENDAHULUAN

Menurut Bakri (2008), pada periode 1916-1919, dua ahli Amerika yaitu Gilbert Newton Lewis dan Irving Langmuir serta seorang ahli Jerman Walther Kossel mengusulkan pengembangan konsep ikatan. Pada dasarnya konsep tersebut mengatakan bahwa unsur yang berada dalam keadaan stabil adalah unsur gas mulia. Atom selain gas mulia cenderung bergabung dengan sesamanya atau atom lainnya untuk mendapatkan konfigurasi elektron seperti pada unsur gas mulia. Ada dua aturan bagi atom-atom yang berikatan agar susunan elektronnya menjadi seperti gas mulia, yaitu sebagai berikut:

a.     Aturan  oktet, yang berarti elektron terluarnya berjumlah delapan

b.     Aturan duplet, yang berarti elektron terluarnya berjumlah dua

Secara historis, ikatan kimia telah lama dirumuskan dalam hal interaksi antar atom. Secara bertahap diakui bahwa elektron adalah agen aktif dalam membentuk ikatan, tetapi bagaimana mereka bertindak tidak dapat dijelaskan tanpa kuantum mekanika. Molekul stabil yang khas mengandung jumlah elektron yang genap dan diamagnetik (Mulliken, 2011).

Ikatan kimia terbagi ke dalam beberapa jenis, yaitu ikatan ion (elektrovalen), ikatan kovalen, dan ikatan logam. Kekuatan ikatan logam bergantung pada banyaknya elektron valensi yang terdapat pada atom logam tersebut. Semakin banyak elektron valensinya, maka semakin kuat ikatan logamnya (Bakri, 2008).

Bentuk molekul menggambarkan kedudukan atom-atom di dalam suatu molekul, yaitu dalam ruang tiga dimensi dan besarnya sudut-sudut yang dibentuk dalam suatu molekul.

RUMUSAN MASALAH

1.     Bagaimana ikatan kimia dapat terbentuk?

2.     Apa saja jenis-jenis ikatan kimia?

3.     Apa yang menyebabkan senyawa menjadi polar?

4.     Bagaimana bentuk molekul menurut Teori Domain Elektron?

TUJUAN

            Tujuan ditulisnya artikel ini adalah untuk memberi tahu kepada pembaca mengenai ikatan kimia. Khususnya mengetahui tahapan terbentuknya ikatan kimia dan jenis-jenis ikatan kimia. Selain itu, artikel ini juga membahas tentang kepolaran suatu senyawa dan bentuk molekul geometri dari suatu senyawa. Untuk itu, artikel ini ditujukan kepada pembaca agar dapat mengetahui hal tersebut.

PEMBAHASAN

            Ghani (2021) menyatakan bahwa ikatan kimia merupakan gaya yang mengikat dua atom atau lebih untuk membuat senyawa atau molekul kimia. Ikatan itulah yang akan menjaga atom tetap bersama dalam suatu senyawa yang dihasilkan. Albrecht Kossel dan Gilbert. N. Lewis merupakan orang pertama yang telah berhasil dalam menjelaskan bagaimana ikatan kimia dapat terbentuk. 

            Pada tahun 1916, Lewis dan Langmuir dari Amerika serta Kossel dari Jerman mengemukakan bahwa atom-atom unsur gas mulia sukar bereaksi dengan atom-atom lain maupun dengan atom-atom sejenis, sehingga di alam gas mulia cenderung berada dalam keadaan atom-atom tunggal. Menurut mereka, keadaan stabil dari unsur-unsur gas mulia disebabkan oleh keunikan konfigurasi elektronnya. Oleh karena gas mulia bersifat stabil, maka konfigurasi elektron atom gas mulia dijadikan rujukan dalam mempelajari kestabilan atom-atom lain (Hidayat, 2021).

            Menurut Sereliciouz (2019) dalam artikelnya di tahun 1916 tentang “The atom and the molecules”, Lewis meneliti tentang kesulitan golongan gas mulia (VIIIA) membentuk suatu ikatan kimia. Diduga bila gas mulia bersenyawa dengan unsur lain, tentunya ada suatu keunikan dalam konfigurasi elektronnya yang dapat mencegah persenyawaan dengan unsur-unsur lain.

Apabila dugaan tersebut benar, maka suatu atom yang bergabung dengan atom lain membentuk suatu senyawa yang mungkin mengalami perubahan dalam konfigurasi elektronnya sehingga mengakibatkan atom-atom tersebut lebih menyerupai gas mulia. Berdasarkan gagasan itu, lahirlah suatu teori yang disebut Teori Lewis, yaitu:

a)     Elektron-elektron yang berada pada kulit terluar (dikenal sebagai elektron valensi)memegang peranan utama dalam pembentukan ikatan kimia.

b)    Pembentukan ikatan kimia mungkin terjadi dengan 2 cara:

-       Karena adanya perpindahan satu atau lebih elektron dari satu atom ke atom lain sedemikian rupa sehingga terdapat ion positif dan ion negatif dan keduanya saling tarik-menarik karena muatannya yang saling berlawanan akan membentuk ikatan ion.

-       Karena adanya pemakaian bersama pasangan elektron di antara atom-atom yang berikatan. Jenis ikatan yang terbentuk disebut ikatan kovalen.

c)     Perpindahan elektron atau pemakaian bersama pasangan elektron berlangsung sedemikian rupa sehingga setiap atom yang berikatan mempunyai suatu konfigurasi elektron yang stabil yaitu konfigurasi dengan 8 elektron valensi.

 

 

sumber: ruangguru.com

            Ikatan kimia terbagi ke dalam beberapa jenis, yaitu ikatan ion (elektrovalen), ikatan kovalen, dan ikatan logam. Adanya ion positif dan negatif memungkinkan terjadinya gaya tarik antara atom sehingga terbentuk natrium klorida. Ikatan ion hanya dapat tebentuk apabila unsur-unsur yang bereaksi mempunyai perbedaan daya tarik elektron (keeelektronegatifan) cukup besar. Perbedaan keelektronegatifan yang besar ini memungkinkan terjadinya serah-terima elektron. Senyawa biner logam alkali dengan golongan halogen semuanya bersifat ionik. Senyawa logam alkali tanah juga bersifat ionik, kecuali untuk beberapa senyawa yang terbentuk dari berilium (Huang, 2014).

            Hidayat (2021) menyatakan ikatan ion terbentuk akibat adanya transfer (serah-terima) elektron di antara atom-atom yang berikatan. Transfer elektron ini menghasilkan atom-atom bermuatan listrik (ion) yang berlawanan sehingga terjadi gaya tarik menarik elektrostatik. Gaya tarik menarik inilah yang disebut ikatan. Atom yang melepaskan elektron akan membentuk ion bermuatan positif atau kation, dan atom yang menerima elektron akan membentuk ion bermuatan negatif atau anion. Kedua ion ini umumnya memiliki konfigurasi elektron sama dengan konfigurasi elektron atom gas mulia yang terdekat menurut tabel periodik.

            Perubahan suatu atom menjadi ion bergantung pada berbagai faktor. Menurut Fajans, atom akan mudah membentuk ion apabila:

1)      Struktur ion yang terbentuk stabil. Bentuk ion paling stabil jika memiliki konfigurasi elektron serupa dengan konfigurasi elektron gas mulia.

2)      Muatan pada ion yang dibentuk relatif kecil.

3)      Ukuran kation relatif besar, sedangkan ukuran anion relatif kecil.

Berdasarkan kaidah Fajans, unsur-unsur yang mudah membentuk kation adalah unsur-unsur golongan IA dan IIA, sedangkan unsur-unsur yang paling mudah membentuk anion adalah unsur-unsur golongan VIIA dan VIA. Di antara unsur itu, yang paling mudah membentuk kation adalah unsur cesium sebab memiliki keelektronegatifan paling kecil (Hidayat, 2021).

Jika logam bereaksi dengan bukan logam, elektron valensi dari logam ditransfer kepada atom bukan logam membentuk senyawa ion. Unsur-unsur bukan logam dapat membentuk senyawa dengan unsur-unsur yang juga bukan logam, bahkan dengan unsur yang sejenis. Contoh: H2, HCl, 02, dan N2. Pembentukan senyawa yang berasal dari bukan logam tidak melalui transfer elektron, tetapi melalui penggunaan bersama pasangan elektron membentuk ikatan kovalen (Sunaryan, 2010).

Penghambatan kovalen adalah disiplin yang berkembang pesat dalam penemuan obat. Banyak inhibitor kovalen historis ditemukan secara kebetulan, dengan mekanisme aksi seperti itu yang sering dianggap tidak diinginkan karena potensi masalah toksisitas. Kemajuan terbaru telah melihat perubahan besar dalam pandangan ini, karena penghambatan kovalen menunjukkan harapan untuk target di mana upaya sebelumnya untuk mengidentifikasi penghambat molekul kecil non-kovalen telah gagal (Lonsdale, 2018)

Elektron yang ditransfer dari satu atom ke atom lain, menghasilkan generasi dari ion. Zat-zat ini dengan demikian cenderung membentuk ikatan berdasarkan elektrostatik interaksi, yaitu ikatan ion. Jenis ikatan yang berbeda diharapkan antara atom yang memiliki energi ionisasi yang sama atau serupa, seperti misalnya berbentuk gas hidrogen atau berlian. Jenis zat ini dibentuk oleh ikatan kovalen (Hofmann, A. 2018).

Menurut Lewis, atom-atom bukan logam dapat membentuk ikatan dengan atom-atom bukan logam dengan cara masing-masing atom memberikan sumbangan elektron valensi untuk digunakan bersama membentuk ikatan kovalen. Ikatan kovalen terjadi akibat kecenderungan atom-atom bukan logam untuk mencapai konfigurasi elektron gas mulia. Senyawa yang terbentuk dinamakan senyawa kovalen (Hidayat, 2021).

Menurut Hidayat (2021), jumlah lkatan kovalen yang dapat dibentuk oleh suatu atom disebut kovalensi. Harga kovalensi untuk unsur hidrogen dan halogen adalah 1, untuk oksigen dan belerang adalah 2, untuk nitrogen dan fosfor adalah 3, sedangkan untuk karbon dan silikon adalah 4. Angka-angka tersebut sama dengan jumlah elektron yang diperlukan untuk mencapai konfigurasi elektron yang isoelektronik dengan gas mulia.

Bakri (2008) menyatakan berdasarkan banyaknya pasangan elektron ikatan (PEI) yang dipakai bersama, ikatan kovalen dibedakan menjadi tiga macam, yaitu sebagai berikut:

a)     Ikatan kovalen tunggal

Ikatan kovalen tunggal terjadi apabila pemakaian satu passang elektron secara bersama-sama oleh atom yang berikatan. Contoh ikatan kovalen tunggal pada HCl.

 

sumber: materikimia.com

b)    Ikatan kovalen rangkap dua

            Ikatan kovalen rangkap dua terjadi apabila terdapat dua pasang elektron yang digunakan bersama oleh atom-atom yang berikatan. Contoh ikatan kovalen rangkap dua pada Oksigen. 

 

sumber: materikimia.com

c)     Ikatan kovalen rangkap tiga

    Ikatan kovalen rangkap tiga terjadi apabila terdapat tiga pasang elektron yang digunakan bersama oleh atom-atom yang berikatan. Contoh ikatan kovalen rangkap tiga Nitrogen.

sumber: materikimia.com

   Menurut Hidayat (2021), dalam ikatan kovalen terjadi penggunaan bersama pasangan elektron valensi untuk mencapai konfigurasi elektron serupa gas mulia (oktet atau duplet). Jika pasangan elektron yang dipakai berikatan kovalen berasal hanya dari salah satu atom, mungkinkah ini terjadi? Berdasarkan gejala kimia, ternyata ada senyawa kovalen dimana sepasang elektron yang digunakan bersama berasal dari salah satu atom. Ikatan seperti ini dinamakan ikatan kovalen koordinasi. Contoh ikatan kovalen koordinasi pada asam sulfat.

 

sumber: materikimia.com

Ikatan logam merupakan ikatan yang terjadi antara muatan positif dari ion-ion logam dengan muatan negatif dari elektron-elektron yang bebas bergerak. Hal tersebut disebabkan karena unsur logam hanya mempunyai sedikit elektron valensi sehingga kulit terluarnya relatif longgar dan elektron dapat berpindah dari satu atom ke atom lain atau yang disebut delokalisasi (Bakri, 2008).

Perbedaan keelektronegatifan dua atom menimbulkan kepolaran senyawa. Adanya perbedaan keelektronegatifan tersebut menyebabkan pasangan elektron ikatan lebih tertarik ke salah satu unsur sehingga membentuk dipol. Adanya dipol inilah yang menyebabkan senyawa menjadi polar (Bakri, 2008).

         Bakri (2008) mengatakan, jika jumlah momen dipol = 0, maka senyawa tersebut bersifat nonpolar. Jika momen dipol tidak sama dengan 0, maka senyawa tersebut bersifat polar. Besarnya momen dipol suatu senyawa dapat diketahui dengan persamaan berikut:

Semakin besar harga momen dipol, semakin polar senyawa yang bersangkutan bahkan mendekati ke sifat ionik. Harga momen dipol beberapa molekul seperti yang tertera pada table berikut:

Menurut Bakri (2008), bentuk molekul menggambarkan kedudukan atom-atom di dalam suatu molekul, yaitu dalam ruang tiga dimensi dan besarnya sudut-sudut yang dibentuk dalam suatu molekul. Bentuk molekul dapat dijelaskan dengan menggunakan teori domain elektron.

Sereliciouz (2019) menyatakan teori domain elektron artinya kedudukan suatu elektron atau daerah keberadaan electron. Teori domain elektron dapat ditentukan dengan jumlah domain sebagai berikut: 

a)     Setiap elektron ikatan (ikatan tunggal, rangkap 2, atau rangkap 3) mempunyai 1 domain.

b)    Setiap pasangan elektron bebas mempunyai nilai 1 domain.

Prinsip-prinsip dasar dari Teori domain elektron adalah sebagai berikut: 

-       Antar domain elektron pada atom pusat saling tolak-menolak sehingga mengatur diri sedemikian rupa sehingga tolakannya menjadi minimum.

-       Urutan kekuatan tolakan dari domain elektron: PEB-PEB > PEB – PEI  > PEI – PEI

-       Akibat dari perbedaan kekuatan ini adalah mengecilnya sudut ikatan pada bentuk molekulnya.

-       Bentuk molekul hanya ditentukan oleh pasangan elektron ikatan (PEI).

Menurut Abugaza (2019) tipe molekul merupakan suatu notasi yang menyatakan jumlah domain atau pasangan elektron di sekitar atom pusat dari suatu molekul baik domain bebas maupun domain ikatan. Tipe molekul ditentukan dengan cara sebagai berikut:

a)     Atom pusat dinyatakan dengan lambang A

b)     Setiap domain elektron ikatan dinyatakan dengan x

c)     Setiap domain elektron bebas dinyatakan dengan E

Notasi tipe molekul dapat dituliskan sebagai berikut:

AX_nE_m

keterangan:

n: jumlah domain PEI

m: jumlah domain PEB

Langkah-langkah merumuskan tipe molekul adalah:

1)     Tentukan jumlah elektron valensi atom pusat (EV)

2)     Tentukan jumlah domain elektron ikatan (X)

3)     Tentukan jumlah domain elektron bebas (E)

Sehingga diperoleh rumus sebagai berikut:

Berikut tabel bentuk molekul berdasarkan jumlah pasangan elektron

KESIMPULAN

            Ikatan kimia merupakan gaya yang mengikat dua atom atau lebih untuk membuat senyawa atau molekul kimia. Ikatan kimia terbagi menjadi ikatan ion, ikatan kovalen, dan ikatan logam. Ikatan ionik terjadi ketika ion positif dan negatif (gaya listrik Coulomb) pada setiap atomnya membentuk sebuah ikatan kimia. Ikatan kovalen terjadi ketika ada pemakaian elektron ikatan secara bersama. Pada ikatan logam, atom logam memiliki elektron valensi yang relatif kosong, hal itu dikarenakan jumlah atomnya yang sedikit. Sehingga, ada perpindahan elektron antara satu atom ke atom yang lain.

            Senyawa dapat menjadi polar ketika memiliki momen dipol tidak sama dengan nol. Adapun bentuk molekul yang sering kita gunakan adalah bentuk molekul berdasarkan teori domain elektron.

DAFTAR PUSTAKA

Abugaza. 2019. Meramalkan Bentuk Molekul dengan Teori Domain Elektron. Dalam https://rinosafrizal.com/bentuk-molekul/ (Diakses pada 02 Oktober 2021)

Bakri, Mustafal. 2008. SPM Kimia. Jakarta: Erlangga

Ghani, Maulia Indriana. 2021. Mengenal Ikatan Kimia dan Jenisnya. Dalam https://www.zenius.net/blog/mengenal-ikatan-kimia-dan-jenisnya (Diakses pada 02 Oktober 2021).

Hidayat, Atep Afia. 2021. Ikatan Kimia. Dalam Modul 5 Kimia dan Pengetahuan Lingkungan Industri. Jakarta: Universitas Mercu Buana. (Diakses pada  02 Oktober 2021).

Hofmann, A. (2018). Physical Chemistry Essentials (pp. 1-499). Springer International Publishing. Dalam https://sci-hub.mksa.top/10.1007/978-3-319-74167-3_11 (Diakses pada 02 Oktober 2021).

Huang, H., Zhang, J., Wang, R., & Qian, Y. (2014). Sensor Node Deployment in Wireless Sensor Networks Based on Ionic Bond-Directed Particle Swarm Optimization. Applied Mathematics & Information Sciences, 8(2), 597. Dalam https://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.403.8677&rep=rep1&type=pdf (Diakses pada 02 Oktober 2021).

Lonsdale, R., & Ward, R. A. (2018). Structure-Based Design of Targeted Covalent Inhibitors. Chemical Society Reviews, 47(11), 3816-3830. Dalam https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2018/cs/c7cs00220c/unauth (Diakses pada 02 Oktober 2021).

Mulliken, R. S. (2011). Chemical Bonding. Annual review of physical chemistry, 29(1), 1-31. Dalam https://www.annualreviews.org/doi/pdf/10.1146/annurev.pc.29.100178.00024 (Diakses pada 02 Oktober 2021).

Sereliciouz. 2019. Yuk Mengenal Ikatan-ikatan Kimia Dalam Atom!. Dalam https://www.quipper.com/id/blog/mapel/kimia/ikatan-kimia-dalam-atom/ (Diakses pada 02 Oktober 2021).

Sunarya, Yayan. 2010. Kimia Dasar 1 – Berdasarkan Prinsip-Prinsip Kimia Terkini. Yrama Widya. Bandung