TEORI IKATAN KIMIA BERDASARKAN KIMIA KUANTUM

 

Oleh: Elena Novian Ramadhani (@T16-Elena)

Program Studi Ilmu Teknik Industri, Fakultas Teknik, Universitas Mercu Buana.

e-mail : ramadhanielena@gmail.com

 

 

 

 

ABSTRAK

Mekanika kuantum sangat berguna untuk menjelaskan perilaku atom dan partikel subatomik seperti proton, neutron dan elektron yang tidak mematuhi hukum-hukum fisika klasik. Atom biasanya digambarkan sebagai sebuah sistem di mana elektron (yang bermuatan listrik negatif) beredar seputar nukleus atom (yang bermuatan listrik positif).

 

Kata kunci : ikatan kimia , mekanika kuantum

 

ABSTRACT

Quantum mechanics is very useful for explaining the behavior of atoms and subatomic particles such as protons, neutrons and electrons that do not obey the laws of classical physics. An atom is usually described as a system in which electrons (which have a negative electrical charge) circulate around the atomic nucleus (which have a positive electrical charge).

Keywords: chemical bonding, quantum mechanics

 PENDAHULUAN

Ikatan kimia adalah sebuah bagian fisika yang bertanggung jawab dalam interaksi gaya tarik menarik selang dua atom atau molekul yang mengakibatkan suatu senyawa diatomik atau poliatomik dijadikan stabil. Penjelasan mengenai gaya tarik menarik ini sangatlah berbelit dan dijelaskan oleh elektrodinamika kuantum.

Kimia kuantum adalah sebuah cabang kimia teori, yang menerapkan mekanika kuantum untuk menangani masalah dalam kimia. Kimia kuantum terletak di perbatasan antara kimia dan fisika, dan sumbangan yang berarti telah dicapai oleh ilmuwan dari kedua bidang tersebut.

Mekanika kuantum adalah cabang dasar fisika yang menggantikan mekanika klasik pada tataran atom dan subatom. Dasar dari mekanika kuantum adalah bahwa energi itu tidak kontinyu, tapi diskrit berupa 'paket' atau 'kuanta'. Konsep ini cukup revolusioner, karena bertentangan dengan fisika klasik yang berasumsi bahwa energi itu berkesinambungan.

 

 

RUMUSAN MASALAH

1. Bagaimana sejarah singkat ikatan kimia  ?

2. Apa yang dimaksud ikatan kimia?

3. Apa pengertian dari mekanika kuantum ?

 

TUJUAN

1.      Menjelaskan sejarah singkat ikatan kimia

2.      Mendefinisikan ikatan kimia

3.      Menjelaskan mekanika kuantum

 

PEMBAHASAN

Sejarah Singkat Ikatan Kimia

Pada tahun 1704, Isaac Newton (Hukum Newton) menggarisbesarkan teori ikatan atomnya pada “Query 13” buku Opticksnya dengan mengatakan atom disatukan satu sama lain oleh “gaya” tertentu. Pada tahun 1819, Jöns Jakob Berzelius mengembangkan sebuah teori kombinasi kimia. Pertengahan abad ke-19 Edward Frankland (dkk) beranjak pada teori radikal (teori valensi).

Teori ini mengatakan sebuah senyawa tergabung berdasarkan atraksi kutub positif dan kutub negatif. Gilbert N. Lewis mengembangkan konsep ikatan elektron berpasangan. Konsep ini mengatakan dua atom dapat berkongsi satu sampai enam elektron, membentuk ikatan elektron tunggal, ikatan tunggal, ikatan rangkap dua, atau ikatan rangkap tiga.

Konsep Ikatan Elektron Gilbert N. Lewis

Kemudian ada banyak sekali teori bermunculan setelah itu, tahun 1935 H. H. James dan A. S. Coolidge melakukan perhitungan pada molekul dihidrogen.Berbeda dengan perhitungan sebelumnya yang hanya menggunakan fungsi-fungsi jarak antara elektron dengan inti atom. Mereka juga menggunakan fungsi yang secara eksplisit memperhitungkan jarak antara dua elektron.

Teori Ikatan Valensi

Sekitar tahun 1927, teori ikatan valensi dikembangkan atas dasar argumen. Bahwa, sebuah ikatan kimia terbentuk ketika dua valensi elektron bekerja dan menjaga dua inti atom bersama oleh karena efek penurunan energi sistem. Tahun 1931, kimiawan Linus Pauling mempublikasikan jurnal ilmiah yang dianggap sebagai jurnal paling penting dalam sejarah kimia: “On the Nature of the Chemical Bond”.

Berdasarkan hasil kerja Lewis dan teori valensi ikatan Heitler dan London, dia mewakilkan enam aturan pada ikatan elektron berpasangan:

1. Ikatan elektron berpasangan terbentuk melalui interaksi elektron tak-berpasangan pada masing-masing atom.
2. Spin-spin elektron harus saling berlawanan.
3. Seketika dipasangkan, dua elektron tidak bisa berpartisipasi lagi pada ikatan lainnya.
4. Pertukaran elektron pada ikatan hanya melibatkan satu persamaan gelombang untuk setiap atom.
5. Elektron-elektron yang tersedia pada aras energi yang paling rendah akan membentuk ikatan ikatan yang paling kuat.
6. Dari dua orbital pada sebuah atom, salah satu yang dapat bertumpang tindih paling banyaklah yang akan membentuk ikatan paling kuat, dan ikatan ini akan cenderung berada pada arah orbital yang terkonsentrasi.

Teori Orbital Molekul

Teori ini menyebutkan bahwa interaksi yang terjadi antara atom pusat dengan ligan melibatkan interaksi elektrostatik dan interaksi kovalen. Teori ini menyempurnakan teori medan kristal. Teori medan kristal menyebutkan bahwa interaksi yang terjadi antara atom pusat dengan ligan berupa ineraksi elektrostatik saja.

Dari fakta eksperimental ditemukan adanya kompleks dengan ligan netral namun stabil. Melalui eksperimen resonansi spin ditemukan bahwa terdapay pemakian sepasang elektron oleh loga dan ligan. Teori ini merupakan teori paling lengkap dari teori sebelumnya, namanya pun juga paling rumit. Menggunakan kombinasi linear orbital-orbital atom untuk membentuk orbital molekul. Ini sering dibagi menjadi orbital ikat, orbital antiikat, dan orbital bukan-ikatan. Orbital molekul hanyalah sebuah orbital Schrödinger yang melibatkan beberapa inti atom.

Jika orbital ini adalah orbital yang elektronnya memiliki kebolehjadian lebih tinggi berada di antara dua inti daripada di lokasi lainnya.Maka, orbital ini adalah orbital ikat dan akan cenderung menjaga kedua inti bersama.Jika elektron cenderung berada di orbital molekul yang berada di lokasi lainnya, maka orbital ini adalah orbital antiikat dan akan melemahkan ikatan.Elektron yang berada pada orbital bukan-ikatan cenderung berada pada orbital yang terdalam, dan diasosiasikan secara keseluruhan pada satu inti. Elektron-elektron ini tidak menguatkan maupun melemahkan kekuatan ikatan.

KESIMPULAN

Model rumus titik elekron lewis tidak dapat menjelaskan sifat-sifat senyawa kovalen seperti kekuatan ikatan,struktur molekul,sifat warna dan lainnya. Dengan berkembangnya teori atom berdasarkan mekanika kuantum, maka ikatan kimia dapat juga di jelaskan menggunakan teori mekanika kuantum.

Menurut mekanika kuantum, ketika sebuah elektron berpindah dari tingkat energi yang lebih tinggi (misalnya dari n=2 atau kulit atom ke-2 ) ke tingkat energi yang lebih rendah (misalnya n=1 atau kulit atom tingkat ke-1), energi berupa sebuah partikel cahaya yang disebut foton, dilepaskan.

Dengan pendekatan teori kuantum, muncul dua teori yang mengeksplansi ikatan kovalen, yaitu teori ikatan valensi (VB) dan teori orbital molekul (OM). Kedua teori tersebut mempunyai dasar asumsi yang berbeda dalam hal sistem molekul.

 

DAFTAR PUSTAKA

Hidayat, Atep Afia. 2021. Ikatan Kimia. Modul Perkuliahan Kimia dan Pengetahuan Lingkungan Industri. Jakarta: Universitas Mercu Buana.

Kilo, Akram La. 2018. Kimia Anorganik Struktur dan Kereaktifan. Dalam file:///C:/Users/user/Downloads/Kimia-Anorganik-Struktur-dan-Kereaktifan.pdf

(Diunduh 3 Oktober 2021 )

Prayitna,Nugroho .2014.Teori Ikatan Kimia Berdasarkan Kimia Kuantum. Dalam https://www.slideshare.net/bagazatmaja/teori-ikatan-berdasarkan-kimia-kuantum-1-40522754( (Diunduh 3 Oktober 2021 )