ikatan kovalen

Ikatan Kovalen

Unsur-unsur logam dan bukan logam cenderung membentuk senyawa ion untuk mencapai keadaan stabil melalui serah terima elektron sehingga tercapai konfigurasi elektron seperti gas mulia. Di alam, banyak senyawa yang terbentuk dari unsur-unsur bukan logam seperti gas oksigen (O₂), nitrogen (N₂), dan metana (CH₄). Bagaimanakah molekul-molekul tersebut dibentuk?

3.1. Ikatan Kovalen

Menurut Lewis, atom-atom bukan logam dapat membentuk ikatan dengan atom-atom bukan logam melalui penggunaan bersama pasangan elektron valensinya. Apa yang dimaksud dengan penggunaan bersama pasangan elektron valensi? Mengapa ikatan antar-atom bukan logam tidak melalui serah-terima elektron?

Tabel 3. Beberapa Unsur Bukan Logam yang Dapat Membentuk Ikatan Kovalen

IA	IVA	VA	VIA	VIIA
H	C	N	O	F
		P	S	Cl
				Br
				I

Atom-atom bukan logam umumnya berada pada golongan VA–VIIA, artinya atom-atom tersebut memiliki elektron valensi banyak (5–7). Jika elektron valensinya banyak, apakah yang akan dilakukan atom-atom golongan VA–VIIA untuk mencapai konfigurasi elektron seperti gas mulia? Untuk mencapai konfigurasi elektron seperti gas mulia, atom-atom cenderung mengadakan saham (saling menyumbang), setiap atom menyumbang elektron valensi untuk digunakan bersama. Ikatan yang terbentuk melalui penggunaan bersama pasangan elektron valensi dinamakan ikatan kovalen. Senyawa yang dibentuk dinamakan senyawa kovalen. Untuk menyatakan elektron valensi dalam ikatan kovalen, Lewis menggunakan rumus titik elektron.

3.2. Ikatan Kovalen Tunggal

Ikatan kovalen tunggal adalah ikatan yang terbentuk dari penggunaan bersama sepasang elektron (setiap atom memberikan saham satu elektron untuk digunakan bersama).

Contoh :

Atom H dapat berikatan kovalen dengan Cl membentuk HCl. Perhatikan konfigurasi elektron atom H dan Cl berikut.

₁H = 1 dan ₁₇Cl = 2 8 7

Agar elektron valensi atom H mirip dengan atom He (2) maka diperlukan satu elektron. Demikian pula atom Cl, agar mirip dengan konfigurasi elektron atom Ar (2 8 8), diperlukan satu elektron. Oleh karena kedua atom tersebut masing-masing memerlukan satu elektron maka cara yang paling mungkin adalah setiap atom memberikan satu elektron valensi untuk membentuk sepasang elektron ikatan. Perhatikan Gambar 2.

Gambar 2. Pembentukan ikatan kovalen tunggal pada molekul HCl

Contoh Soal Pembentukan Ikatan Kovalen Tunggal (2) :

Tuliskan pembentukan ikatan kovalen tunggal antara atom C dan H dalam molekul CH₄.

Penyelesaian :

Konfigurasi elektron atom ₁H = 1.

Konfigurasi elektron atom ₆C = 2 4.

Atom C akan stabil jika mengikat empat elektron membentuk konfigurasi mirip dengan atom Ne (2 8). Empat elektron ini dapat diperoleh dengan cara menyumbangkan empat atom H. Jadi, setiap atom H memberikan saham 1 elektron valensinya.

Proses pembentukan ikatan antara atom C dan H dapat dijelaskan sebagai berikut :

Pada CH₄, setiap atom H memiliki 2 elektron valensi (seperti He) dan atom C memiliki 8 elektron valensi (seperti Ne). Dalam molekul CH₄ terdapat 4 pasang elektron ikatan atau 4 ikatan kovalen tunggal.

Sepasang elektron ikatan dapat dinyatakan dengan satu garis. Misalnya, pada molekul HCl, sepasang elektron ikatan dapat dituliskan dalam bentuk H–Cl. Pada molekul CH₄ , keempat pasang elektron ikatan dapat dituliskan dalam bentuk seperti ditunjukkan pada Gambar 3.

Gambar 3. Garis yang menyatakan pasangan elektron ikatan.

3.3. Ikatan Kovalen Rangkap

Dalam ikatan kovalen, selain ikatan kovalen tunggal juga terdapat ikatan kovalen rangkap dua dan ikatan kovalen rangkap tiga. Ikatan kovalen rangkap dua terbentuk dari dua elektron valensi yang disahamkan oleh setiap atom, misalnya pada molekul O₂. Ikatan kovalen rangkap tiga terbentuk dari tiga elektron valensi yang disahamkan oleh setiap atom, misalnya dalam molekul N₂.

Dapatkah Anda menggambarkan pembentukan ikatan kovalen rangkap dua dan rangkap tiga pada molekul O₂ dan N₂ ? Konfigurasi elektron atom ₈O = 2 6. Atom O akan stabil jika konfigurasi elektronnya serupa dengan ₁₀Ne = 2 8. Agar stabil maka atom O memerlukan 2 elektron tambahan. Kedua elektron ini diperoleh dengan cara patungan 2 elektron valensi dari masing-masing atom O membentuk ikatan kovalen rangkap dua (perhatikan Gambar 4).

Gambar 4. Pembentukan ikatan kovalen rangkap dua dalam molekul O₂.

Contoh Soal Ikatan Kovalen Rangkap (2) :

Gambarkan pembentukan ikatan kovalen rangkap dua dalam molekul CO₂ .

Penyelesaian :

Konfigurasi elektron atom ₆C = 2 4.

Untuk membentuk konfigurasi Ne (2 8), diperlukan 4 elektron tambahan. Ke-4 elektron ini diperoleh dari atom O. Setiap atom O menyumbang 2 elektron valensi sehingga membentuk dua buah ikatan kovalen rangkap dua.

Berdasarkan uraian dan contoh soal tersebut, dapatkah Anda menyimpulkan hubungan jumlah ikatan rangkap dengan nomor golongan dalam sistem periodik?

Contoh ikatan kovalen rangkap :

Atom N yang terdapat dalam golongan VA membentuk ikatan kovalen rangkap tiga. Atom O dan S yang terdapat dalam golongan VIA membentuk ikatan kovalen rangkap dua. Atom halogen (F, Cl, Br, I) membentuk ikatan kovalen tunggal.

3.4. Ikatan Kovalen Polar

Dalam molekul diatom homointi, seperti H₂, Cl₂, N₂, O₂, dan sejenisnya, kedua inti atom saling menarik pasangan elektron dengan ikatan sama besar sebab skala keelektronegatifan setiap atomnya sama. Untuk mengingat skala keelektronegatifan atom, simak kembali Bab Sistem Periodik Unsur-Unsur.

Apakah yang terjadi jika atom H dan atom Cl berikatan? Anda tahu bahwa atom Cl lebih elektronegatif daripada atom H. Kelektronegatifan Cl = 3,0 dan H =2,1. Oleh karena atom Cl memiliki daya tarik terhadap pasangan elektron yang digunakan bersama lebih kuat maka pasangan elektron tersebut akan lebih dekat ke arah atom klorin. Apa akibatnya terhadap atom H maupun atom Cl dalam molekul HCl jika pasangan elektron pada ikatan itu lebih tertarik kepada atom klorin?

Gejala tersebut menimbulkan terjadinya pengkutuban muatan. Oleh karena pasangan elektron ikatan lebih dekat ke arah atom Cl maka atom Cl akan kelebihan muatan negatif. Dengan kata lain, atom Cl membentuk kutub negatif. Akibat bergesernya pasangan elektron ikatan ke arah atom Cl maka atom H akan kekurangan muatan negatif sehingga atom H akan membentuk kutub positif.

Oleh karena molekul HCl bersifat netral maka besarnya muatan negatif pada atom Cl harus sama dengan muatan positif pada atom H. Selain itu, kutub positif dan kutub negatif dalam molekul kovalen bukan pemisahan muatan total seperti pada ikatan ion, melainkan secara parsial, dilambangkan dengan δ .

Jika dalam suatu ikatan kovalen terjadi pengkutuban muatan maka ikatan tersebut dinamakan ikatan kovalen polar. Molekul yang dibentuknya dinamakan molekul polar. Sebaran muatan elektron pada molekul polar terdapat di antara rentang ikatan kovalen murni seperti H₂ dan ikatan ion seperti NaCl, perhatikan Gambar 5.

Gambar 5. Rentang kepolaran ikatan berada di antara ikatan kovalen murni dan ikatan ion.

Dengan demikian, dapat dikatakan bahwa dalam molekul-molekul kovalen polar terjadi pemisahan muatan secara parsial akibat perbedaan keelektronegatifan dari atom-atom yang membentuk molekul.

Bagaimana menentukan bahwa suatu molekul tergolong kovalen nonpolar atau kovalen polar? Untuk menjawab masalah ini diperlukan pengetahuan tentang keelektronegatifan unsur-unsur.

Kepolaran molekul berkaitan dengan kemampuan suatu atom dalam molekul untuk menarik pasangan elektron ikatan ke arahnya. Kemampuan tersebut dinyatakan dengan skala keelektronegatifan. Selisih nilai keelektronegatifan dua buah atom yang berikatan kovalen memberikan informasi tentang ukuran kepolaran dari ikatan yang dibentuknya. Jika selisih keelektronegatifan nol atau sangat kecil, ikatan yang terbentuk cenderung kovalen murni. Jika selisihnya besar, ikatan yang terbentuk polar. Jika selisihnya sangat besar, berpeluang membentuk ikatan ion. Selisih keelektronegatifan antara atom H dan H (dalam molekul H₂) ; atom H dan Cl (dalam HCl); dan atom Na dan Cl (dalam NaCl) berturut-turut adalah 0; 0,9; dan 2,1.

Contoh Soal Menentukan Kepolaran Senyawa (3) :

Manakah di antara senyawa berikut yang memiliki kepolaran tinggi?

a. CO
b. NO
c. HCl

Kunci Jawaban :

Keelektronegatifan setiap atom adalah

C = 2,5; O = 3,5; N = 3,0; Cl = 3,0; H = 2,1

Pada molekul CO, selisih keelektronegatifannya adalah 3,5 – 2,5 = 1,0.

Pada molekul NO, selisih keelektronegatifannya adalah 3,5 – 3,0 = 0,5.

Pada molekul HCl, selisih keelektronegatifannya adalah 3,0 – 2,1 = 0,9.

Jadi, kepolaran molekul dapat diurutkan sebagai berikut: CO > HCl > NO.

Praktikum Kimia Membuktikan Kepolaran Molekul (2) :

Tujuan :

Membuktikan kepolaran suatu molekul atau senyawa polar yang memiliki muatan parsial.

Alat :

1. Buret
2. Batang fiber/sisir plastik
3. Kain wol

Bahan :

1. Metanol
2. Bensin
3. Air
4. Benzena

Langkah Kerja :

1. Alirkan setiap senyawa (metanol, bensin, air, dan benzena) melalui buret secara bergantian.
2. Pasang batang fiber atau sisir yang digosok-gosokkan pada kain wol terhadap jalannya aliran senyawa.
3. Amati apa yang terjadi.

Pertanyaan :

1. Senyawa manakah yang menunjukkan senyawa polar?
2. Mengapa senyawa kovalen polar dapat dibelokkan ke arah batang fiber atau sisir yang telah digosok-gosokkan pada kain?
3. Apa yang dapat Anda simpulkan dari analisis percobaan tersebut?

3.5. Ikatan Kovalen Koordinasi

Dalam ikatan kovalen terjadi penggunaan bersama pasangan elektron valensi untuk mencapai konfigurasi elektron seperti gas mulia (oktet atau duplet). Jika pasangan elektron yang dipakai pada ikatan kovalen berasal hanya dari salah satu atom, mungkinkah ini terjadi?

Berdasarkan gejala kimia, ternyata ada senyawa kovalen yang memiliki sepasang elektron untuk digunakan bersama yang berasal dari salah satu atom. Ikatan seperti ini dinamakan ikatan kovalen koordinasi.

Tinjauan ion amonium, NH₄⁺. Ion ini dibentuk dari amonia (NH₃) dan ion hidrogen melalui ikatan kovalen koordinasi, seperti yang ditunjukkan berikut ini.

Pada ion amonium, sepasang elektron yang digunakan bersama antara atom nitrogen dan ion H⁺ berasal dari atom nitrogen. Jadi, dalam ion amonium terdapat ikatan kovalen koordinasi.

Jika ikatan kovalen dinyatakan dengan garis maka ikatan kovalen koordinasi dinyatakan dengan anak panah. Arah anak panah yaitu dari atom yang menyediakan pasangan elektron menuju atom yang menggunakan pasangan elektron tersebut. Perhatikan reaksi berikut.

Contoh Soal Menentukan Ikatan Kovalen Koordinasi (4) :

Pada struktur senyawa SO₃, manakah yang merupakan ikatan kovalen koordinasi ?

Pembahasan :

Pada senyawa SO₃, atom S mengikat 3 atom O.

Konfigurasi elektron ₁₆S : 2 8 6

Konfigurasi elektron ₈O : 2 6

Untuk mencapai konfigurasi oktet, atom S kekurangan 2 elektron, demikian pula atom O. Salah satu atom O mengadakan saham 2 elektron dengan atom S membentuk ikatan rangkap dua. Oleh karena S dan O sudah mencapai oktet maka kedua atom O yang lain menggunakan pasangan elektron dari atom S untuk berikatan membentuk ikatan kovalen koordinasi. Dalam bentuk garis diungkapkan sebagai berikut.

http://perpustakaancyber.blogspot.com/2013/01/ikatan-kimia-terbaru.html