Ikatan kimia

Sederhana · Fase A–C · SD kelas 1–6 (IPAS)

Atom-atom tidak suka sendirian. Mereka "bergandengan tangan" membentuk zat. Gandengan ini disebut ikatan kimia. Ada tiga cara bergandengan:

• Berbagi: atom-atom saling berbagi elektron, seperti dua anak memegang satu bola bersama. Begitulah atom hidrogen dan oksigen membentuk air.
• Tarik-menarik muatan: satu atom memberikan elektron kepada atom lain sehingga keduanya bermuatan dan saling tarik, seperti magnet. Begitulah garam dapur terbentuk.
• Lautan elektron: atom-atom logam berbagi elektron beramai-ramai. Elektron yang bebas bergerak inilah yang membuat logam dapat menghantarkan listrik.

Coba buat model molekul dari plastisin (atom) dan tusuk gigi (ikatan).

Standar · Fase D · SMP kelas 7–9 (IPA)

Atom bergabung agar lebih stabil, biasanya dengan mencapai 8 elektron di kulit terluar seperti gas mulia (aturan-oktet). Ada tiga cara utama:

• Ikatan ion: logam memberikan elektron kepada nonlogam. Na menjadi Na⁺, Cl menjadi Cl⁻, lalu keduanya saling tarik membentuk kristal garam dapur.
• Ikatan kovalen: nonlogam saling berbagi pasangan elektron, seperti pada air dan metana. Berbagi dua pasang elektron menghasilkan ikatan rangkap dua (O=O), tiga pasang menghasilkan rangkap tiga (N≡N).
• Ikatan logam: atom logam berbagi "lautan elektron" sehingga logam menghantarkan listrik.

Senyawa ion umumnya bertitik leleh tinggi dan larutannya menghantarkan listrik; senyawa kovalen sederhana umumnya bertitik leleh rendah.

Lanjutan · Fase E–F · SMA kelas 10–12 (Kimia)

Struktur Lewis menunjukkan elektron valensi sebagai titik: pasangan ikatan (garis) dan pasangan-elektron-bebas. Langkahnya: hitung total elektron valensi, pasang atom pusat (biasanya yang paling tidak elektronegatif), bentuk ikatan tunggal, lengkapi oktet atom luar, lalu buat ikatan rangkap bila perlu. Muatan formal membantu memilih struktur terbaik.

Jenis ikatan dapat diperkirakan dari selisih keelektronegatifan (ΔEN): ≈ 0 → kovalen nonpolar (Cl₂), 0,4–1,7 → kovalen polar (H–Cl, O–H), > 1,7 → ion (NaCl). Ikatan polar tidak selalu menghasilkan molekul-polar: CO₂ dan CCl₄ nonpolar karena momen dipolnya saling meniadakan.

Ikatan kovalen koordinasi terbentuk bila pasangan elektron hanya berasal dari satu atom, seperti pada NH₄⁺ dan H₃O⁺.

Ada pula pengecualian aturan oktet: oktet tidak lengkap (BF₃), elektron ganjil (NO), dan oktet diperluas (PCl₅, SF₆).

Mendalam · Perguruan tinggi · Kimia dasar dan lanjut

Energi kisi ionik dapat dihitung dengan siklus Born–Haber (entalpi atomisasi, energi ionisasi, afinitas elektron) atau diperkirakan dengan persamaan Kapustinskii: sebanding dengan hasil kali muatan dan berbanding terbalik dengan jarak antarion. Itulah sebabnya MgO (2+/2−) melebur pada sekitar 2825 °C (data PubChem), jauh di atas NaCl (801 °C).

Teori ikatan valensi (VB) menggambarkan ikatan kovalen sebagai tumpang tindih orbital atom dengan spin berpasangan, dilengkapi hibridisasi dan resonansi (benzena, ion karbonat). Teori orbital molekul (MO) mengombinasikan orbital atom menjadi orbital ikatan dan antiikatan untuk seluruh molekul. Orde ikatan = ½(elektron ikatan − elektron antiikatan): N₂ = 3, O₂ = 2. Teori MO juga menjelaskan mengapa O₂ paramagnetik (dua elektron tak berpasangan di π*).

Pada padatan, orbital yang tak terhitung jumlahnya membentuk pita energi. Logam memiliki pita yang terisi sebagian; isolator dan semikonduktor dibedakan oleh lebar celah pita. Ikatan dalam senyawa kompleks dijelaskan dengan teori medan kristal dan medan ligan.