Materi di alam tidak hanya hadir dalam bentuk unsur bebas, tetapi sebagian besar berupa senyawa. Misalnya, air (H₂O), garam dapur (NaCl), dan gula (C₆H₁₂O₆). Senyawa terbentuk karena adanya ikatan kimia, yaitu gaya tarik-menarik antaratom atau ion yang membuat mereka bergabung menjadi struktur yang lebih stabil.
Konsep ikatan kimia berakar dari kecenderungan atom mencapai konfigurasi elektron stabil seperti gas mulia (oktet: 8 elektron valensi, atau duplet: 2 elektron untuk H dan He). Untuk mencapai kestabilan, atom dapat melepas, menerima, atau berbagi elektron, membentuk berbagai jenis ikatan.
Artikel ini membahas:
Hakikat ikatan kimia.
Teori-teori dasar ikatan kimia.
Jenis-jenis ikatan kimia (ionik, kovalen, logam, ikatan hidrogen, gaya van der Waals).
Teori VSEPR dan bentuk molekul.
Hibridisasi orbital.
Aplikasi ikatan kimia dalam kehidupan dan teknologi.
1. Hakikat Ikatan Kimia
1.1 Definisi
Ikatan kimia adalah gaya tarik-menarik yang mempertahankan atom-atom tetap bersama dalam molekul atau kristal. Gaya tarik ini berasal dari interaksi antarpartikel bermuatan: elektron, inti, dan muatan listrik antaratom.
1.2 Prinsip Kestabilan
Aturan Duplet: atom H, He, Li, Be cenderung stabil dengan 2 elektron valensi.
Aturan Oktet: atom-atom lain cenderung mencapai 8 elektron di kulit terluarnya.
1.3 Energi Ikatan
Terbentuknya ikatan melepaskan energi → sistem menjadi lebih stabil.
Pemutusan ikatan membutuhkan energi.
Energi ikatan adalah energi minimum yang diperlukan untuk memutuskan satu mol ikatan dalam fase gas.
2. Teori Dasar Ikatan Kimia
2.1 Teori Lewis
Elektron valensi digambarkan sebagai titik di sekitar lambang atom.
Atom berusaha mencapai konfigurasi stabil melalui transfer atau pemakaian bersama elektron.
2.2 Teori Ikatan Valensi (Heitler-London, Pauling)
Ikatan terbentuk dari tumpang tindih orbital atom.
Ikatan semakin kuat jika tumpang tindih orbital semakin besar.
2.3 Teori Molekul Orbital
Orbital atom bergabung membentuk orbital molekul (σ, π, antibonding).
Menjelaskan kestabilan molekul O₂ (paramagnetik) yang tidak dapat dijelaskan dengan teori valensi sederhana.
3. Jenis-Jenis Ikatan Kimia
3.1 Ikatan Ionik
Terjadi melalui transfer elektron dari atom logam ke non-logam.
Logam → melepas elektron → kation.
Non-logam → menerima elektron → anion.
Gaya tarik elektrostatik antara kation dan anion membentuk ikatan ionik.
Contoh:
NaCl: Na (1s²2s²2p⁶3s¹) → melepas 1e⁻ → Na⁺
Cl (1s²2s²2p⁶3s²3p⁵) → menerima 1e⁻ → Cl⁻
Na⁺ + Cl⁻ → NaCl
Sifat Senyawa Ionik:
Titik leleh/ didih tinggi.
Padat dan keras, rapuh.
Larut dalam pelarut polar (air).
Hantarkan listrik dalam bentuk cair/larutan.
3.2 Ikatan Kovalen
Terjadi ketika dua atom non-logam berbagi elektron.
Pasangan elektron bersama (shared pair) disebut ikatan kovalen.
Jenis-jenis:
Ikatan kovalen tunggal: berbagi 1 pasang elektron (H₂, Cl₂).
Ikatan kovalen rangkap dua: berbagi 2 pasang elektron (O₂, CO₂).
Ikatan kovalen rangkap tiga: berbagi 3 pasang elektron (N₂, C₂H₂).
Ikatan kovalen koordinasi (dativ): pasangan elektron berasal dari satu atom (contoh: NH₄⁺).
Sifat Senyawa Kovalen:
Titik leleh/didih rendah (kecuali jaringan kovalen: SiO₂, intan).
Tidak menghantarkan listrik (kecuali jika membentuk ion dalam air).
Dapat berupa gas, cair, atau padat pada suhu kamar.
3.3 Ikatan Logam
Terjadi antaratom logam.
Atom logam melepaskan elektron valensinya ke dalam “lautan elektron”.
Elektron bergerak bebas → menjelaskan sifat logam:
Konduktor listrik dan panas.
Dapat ditempa dan diregangkan.
Berkilau.
Contoh: Fe, Cu, Au, Al.
3.4 Ikatan Hidrogen
Interaksi lemah antara atom H (yang terikat pada atom sangat elektronegatif: O, N, F) dengan pasangan elektron bebas atom lain.
Sangat berpengaruh dalam sifat biologis.
Contoh:
Ikatan H antar molekul air → menyebabkan titik didih air tinggi.
Struktur DNA → ikatan H antara pasangan basa nitrogen.
3.5 Gaya Van der Waals
Gaya tarik lemah antara molekul non-polar.
Meliputi:
Gaya dipol-dipol.
Gaya dipol terinduksi.
Gaya dispersi London (gaya induksi elektron sesaat).
Contoh: Gaya antar molekul I₂ padat.
4. Teori VSEPR dan Bentuk Molekul
4.1 Prinsip VSEPR (Valence Shell Electron Pair Repulsion)
Pasangan elektron di sekitar atom pusat akan menata diri sejauh mungkin untuk meminimalkan tolakan.
4.2 Bentuk Molekul Menurut VSEPR
Linier: 180° (CO₂, BeCl₂).
Segitiga datar: 120° (BF₃).
Tetrahedral: 109,5° (CH₄).
Trigonal piramida: ~107° (NH₃).
Bentuk V (bengkok): ~104,5° (H₂O).
Trigonal bipiramida: 90° & 120° (PCl₅).
Oktahedral: 90° (SF₆).
5. Hibridisasi Orbital
5.1 Definisi
Hibridisasi adalah pencampuran orbital atom untuk menghasilkan orbital baru dengan energi dan bentuk setara, menjelaskan bentuk molekul.
5.2 Jenis Hibridisasi
sp → linier (BeCl₂, CO₂).
sp² → segitiga datar (BF₃, C₂H₄).
sp³ → tetrahedral (CH₄, NH₃, H₂O).
sp³d → trigonal bipiramida (PCl₅).
sp³d² → oktahedral (SF₆).
6. Ikatan dalam Senyawa Kompleks
Teori medan ligan: menjelaskan warna senyawa kompleks logam transisi.
Ikatan koordinasi sangat dominan dalam kompleks.
Contoh: [Cu(NH₃)₄]²⁺, [Fe(CN)₆]³⁻.
7. Aplikasi Ikatan Kimia
7.1 Bidang Biologi
DNA dan protein bergantung pada ikatan hidrogen.
Membran sel terbentuk dari interaksi hidrofobik.
7.2 Bidang Farmasi
Obat bekerja dengan mengikat reseptor melalui ikatan hidrogen, ionik, atau hidrofobik.
7.3 Bidang Material
Ikatan logam menjelaskan konduktivitas logam.
Polimer terbentuk melalui ikatan kovalen panjang.
7.4 Bidang Lingkungan
Molekul gas rumah kaca (CO₂, CH₄) dapat dipahami dari struktur ikatan mereka.
Ikatan kimia adalah dasar bagi terbentuknya senyawa. Dari ikatan ionik hingga gaya van der Waals, semua bentuk interaksi antaratom menjelaskan kestabilan materi. Teori Lewis, VSEPR, dan hibridisasi membantu memahami struktur molekul, sementara teori orbital molekul menjelaskan sifat magnetik dan energi.
Pemahaman ikatan kimia tidak hanya penting dalam kimia dasar, tetapi juga berperan besar dalam biologi, farmasi, material, dan teknologi modern.
MASUK PTN
