Ikatan Kimia - Kimia Anorganik I

IKATAN KIMIA

3 Jenis utama dalam ikatan , yakni :

1.      Ikatan kovalen antara pasangan atom (ikatan pusat-dua)

2.      Ikatan kovalen terdelokalisasi (pusat-banyak)

3.      Ikatan ion

Tumpang Tindih Orbital

Sebagai panduan dasar kualitatif untuk menilai ada tidaknya ikatan, kriteria mengenai tumpang-tindih orbital-orbital atom netto yang  positif merupakan manfaat yang tidak sejalan. Akibatnya, pertama-tama akan ditinjau pengujian terhadap tumpang tindih tersebut. Bila dua atom saling menghampiri cukup dekat sampai satu orbital dari setiap atom memiliki amplitudo yang besar dalam daerah ruang yang dipunyai bersama, dikatakan bahwa orbital-orbital tumpang-tindih. Besarnya amplitudo bisa positif, negatif, atau nol, bergantung kepada sifat-sifat orbital-orbital yang terlibat.

Tumpang-tindih bertanda positif bila bertindihan kedua orbital mempunyai tanda sama + atau - . tumpang-tindih bertanda negatif bila daerah pertindihan kedua orbital mempunyai tanda berlawanan. Tumpang-tindih yang tepat nol terjadi bila terdapat daerah pertindihan yang tepat sama dengan tanda berlawanan.

Molekul-Molekul Diatom Heteronuklir

Perluasan teori kualitatif bagi molekul diatom homonuklir ke molekul heteronuklir, seperti CO dan NO tidaklah sulit. Ini tergantung pada masuknya fakta bahwa kedua set orbital atom yang berinteraksi mempunyai energi yang berbeda. Dimana molekul-molekul isoelektronik N₂ dan CO dibandingkan maka akan timbul perbandingan 1). Sekalian orbital atom oksigen terletak pada energi lebih rendah daripada orbital-orbital atom C yang sesuai, karena oksigen memiliki muatan inti dua satuan lebih tinggi. 2).  Pemisahan energi 2s-2p lebih besar bagi O daripada bagi C.

Teori Orbital Molekul bagi Molekul Poliatom

Metode orbital molekul dapat berlaku umum terhadap molekul-molekul yang lebih besar. Penerapan teori OM yang lebih umum dan sangat pentingdalam molekul-molekul poliatom, meliputi ikatan  dalam deret planar. Satu golongan penting yang secara kualitatif serupa walau secara terinci berbeda adalah spesies simetris dengan rumus umum AB3 yang planar. Contoh-contoh yang penting adalah BF₃, CO₃^2- , dan NO₃-

Pendekatan Ikatan Terlokalisasi, Keadaan valensi dan Hibridisasi

Pengikatan dalam molekul poliatom dapat juga diperlakukan sebagai himpunan ikatan terlokalisasi antara pasangan-pasangan atom yang berdekatan. Keadaan valensi Bila kulit valensi hanya memiliki satu orbital yang terisi, dan elektron-elektronnya berpasangan . Dilain pihak, bila ia membentuk dua ikatan , dengan menggunakan satu elektron masing-masing dari kedua atom lainnya , ia mula-mula harus diletakan ke keadaan dimana setiap elektron terletak pada orbital yang berlainan, dan setiap spin harus saling dipisahkan, agar siap untuk berpasangan spin elektron pada atom yang akan digunakan untuk pengikatan. Bila berada dalam keadaan ini, atom tersebut disebut beradadalam keadaan valensi. Hibridisasi (orbital tercampur) suatu atom yang hanya memiliki orbital-orbital s dan p dalam valensi  dapat membentuk 3 jenis orbital hibrida, bergantung pada banyaknya  elektron yang tersedia untuk membentuk ikatan : hibrida sp memberikan molekul linier, hibrida sp²  memberikan molekul segitiga planar, dan hibrida sp³ memberikan molekul tetrahedral. Bila tersedia orbital-orbital d beserta orbital-orbital s dan p maka akan  menghasilkan ikatan hibridisasi oktatahedral (d²sp³), hibridisasi segi empat planar (dsp²), hibridisasi tetrahedral(sd³), hibridisasi bipiramidal-trigonal(dsp³), dan hibridisasi piramidal-segiempat (dsp³).

Resonansi

Konsep resonansi dapat dinilai dari segi energi. Dapat ditunjukan bahwa hibrida resonansi harus memiliki energi lebih rendah , yakni lebih stabil, daripada struktur tunggal manapun. Hal inilah yang menerangkan fakta bahwa molekul berada dalam struktur hibrida daripada sebagai struktur yang manapun. Kasus lain dikenal sebagai pemerian resonansi dapat dapat digunakan  untuk menerangkan orde ikatan pecahan. Satu jenis tertentu dari resonansi yang perlu disebut khusus adalah resonansi kovalen-ionik. Ini digunakan untuk menghitung selisih keelektronegatifan , atas dasar bahwa sumbangan ionik atau polar pada ikatan menyebabkan lebih kuat daripada ikatan kovalen murni saja.

Ikatan Berpusat Banyak dalam Molekul Tuna Elektron

Sejauh ini hanya ditinjau molekul-molekul yang mempunyai cukup banyak elektron, paling sedikit untuk membiarkan penggunaan satu pasang elektron antara dua atom berdekatan yang saling mengikat. Namun dalam beberapa molekul, tidak cukup terdapat elektronuntuk membiarkan terjadi satu (ataulebih) pasangan elektron antara setiap pasangan atom yang berdekatan. Molekul semacam ini tuna elektron.

Bentuk Molekul

Pembahasan akan dibatasi kasus-kasus yang penting mengenai molekul-molekul dimana atom pusat A memiliki berbagai atom lain yang terikat padanya, tetapi tidak terikat sesamanya. Banyak molekul sederhana dan yang penting , maupun ion-ion kompleks adalah dari jenis ini, karenanya untuk mempunyai cara sederhana memang bermanfaat dalam meramalkan dan mengaitkan strukturnya. Model Tolakan Pasangan Elektron Kulit Valensi (VSEPR), model ini didasari gagasan sederhana bahwa elektron-elektron disekeliling atom pusat A akan membentuk pasangan(dengan spin yang berlawanan), dan pasangan-pasangan tersebut akan cendrung sejauh mungkin saling berjauhan , agar tolakan elektrostatistiksesamanya sekecil-kecilnya. Hibridisasi atau Teori Valensi Terarah , menurut perlakuan ini arah ikatan ditentukan oleh set orbital hibrida pada atom pusat yang digunakan untuk membentuk ikatan ke atom-atom ligan, dan untuk memegang pasangan yang tidak digunakan bersama. Model Ikatan Berpusat Tiga, model yang didasari oleh orbital valensi terarah, tetapi sama sekali mengabaikan orbital d.

Panjang Ikatan dan Jari-Jari kovalen

Ditinjau dari iaktan tunggal antara atom-atom yang sama, misalnya Cl-Cl, dapat ditetapkan jari-jari kovalen ikatan tunggal suatu atom yakni setengah panjang ikatannya. Ikatan ganda akan lebih pendek daripada ikatan tunggal yang sesuai. Akibatnya jari-jari ikatan rangkap rangkap dua dan rangkap tiga dapat juga ditetapkan. Bagi unsur-unsur C,N, dan O yang membentuk paling banyak ikatan ganda, ikatan rangkap dua dan rangkap tiga jari-jariny berturut-turut 0.87 dan 0.78 jari-jari ikatan tunggalnya.  Hibridisasi suatu atom mempengaruhi jari-jari kovalen, karena orbital-orbital s lebih mengalami penyusutandaripada orbital-orbital p, jari-jari turun dengan bertambahnya sifat s. Bila terdapat perbedaan keelektronegatifan yang besar antaradua atom, panjang ikatan biasanya lebih kecil daripada jumlah jari-jari kovalen, kadang-kadang cukup besar selisihnya.

Pengemasan Molekul , Jari-Jari van der Waals

Bila molekul-molekul dikemas bersama dalam wujud cair dan padat, saling mendekatinya dibatasi oleh gaya tolakan jarak pendek, yang terjadi dari pertindihan daerah luar yang membaur dari awan elektron atom-atom. Jarak sebenarnya yang memisahkan kedua molekul agar diam ditentukan oleh kesamaan nilai gaya tarikan dan gaya tolakan. Juga terdapat gaya-gaya tarikan jarak pendek yang lemah antara molekul-molekul, sebagai hasil dari gaya-gaya dipol permanen,dipol-dipol berfluktuasi, yang nilai rata-rata waktunya dalam molekul manapun adalah nol. Secara bersamaan, sekalian gaya tarikan dan gaya tolakan yang bukan ionik ataupun kovalen disebut gaya van der Waals.Kedua gaya tarikan dan tolakan tersebut, dalam garis besarnya adalah besaran tetap yang meliputi sejumlah besaran molekul, jari jarak antara molekul-molekul dalam fase terkondensasi tidak begitu berbeda. Sebagai hasilnya dapat dibuat daftar jari-jari van der Waals, yang memberikan jarak antara inti yang khas antara atom-atom bertetanggaterdekat dalam berbagai molekul dalam fase terkondensasi. Jari-jari van der Waals jauh lebih besar dari pada jari-jari kovalen dan pada garis besarnya adalah konstan bagi spesies isoelektronik.