IKATAN KIMIA

Kimia DasarFarmasi

FMIPA UNISBA

• Atom-atom umumnya tidak ditemukan dalam keadaan bebas (kecuali pada temperatur tinggi) melainkan sebagai suatu kelompok atom-atom atau sebagai molekul

• Petunjuk bahwa : secara energi kelompok atom-atom atau molekul merupakan keadaan yang lebih stabil daripada atom-atom dalam keadaan bebas

• 2 atom dapat berantaraksi dan membentuk molekul

• Antaraksi selalu disertai dengan pengeluaran energi

Ikatan• Ikatan : Gaya-gaya yang menahan atom-atom dalam molekul

• Ikatan merupakan ikatan kimia, jika antaraksi atom tersebut menyangkut energi > 42 kJ / mol atom.

• Jika terbentuk ikatan kimia akan terbentuk zat baru dengan sifat-sifat yang khas

IkatanPengetahuan tentang ikatan penting sekali dalam hubungannya dengan struktur molekul dan sifat-sifat lainnya.

Atom-atom dapat saling terikat dengan cara:

• Perpindahan elektron dari satu atom ke atom yang lain

• Pemakaian bersama elektron oleh 2 atom

Perpindahan elektron dari satu atom ke atom yang

lainMisalnya : • atom Na melepaskan elektron membentuk ion positif

• Atom Cl menerima elektron membentuk ion negatif

• Kedua ion muatannya berlawanan; terjadi tarik menarik secara elektrostatik dalam kisi ion

• Disebut ikatan ion

IKATAN KIMIA

Ikatan kuat ikatan ionik (keadaan   tanpa air)

ikatan kovalen ikatan peptida

Ikatan lemah   ikatan Hidrogen ikatan Van der Waals tarikan hidrofobik ikatan ionik (keadaan  berair)

 

Ikatan ion• Gaya tarik menarik antara 2 ion yang berlawanan muatan yang terbentuk melalui perpindahan elektron

• Istilah lain : ikatan elektrovalen

Ikatan ionTimbul sebagai akibat dari gaya tarik menarik antara :

• Ion yang bermuatan positif dan • Ion yang bermuatan negatifyang dihasilkan karena perpindahan elektron

Ikatan ionContoh :Pada pembentukan NaCl• Na melepaskan elektron

valensinya dan berubah menjadi ion Na+.

• Elektron ini diterima oleh atom Cl yang berubah menjadi Cl-

• Antaraksi antara ion Na+ dan Cl- kemudian menghasilkan pasangan ion Na+Cl- yang mempunyai energi potensial lebih rendah dari ke-2 ion secara terpisah

Ikatan ionPada proses tsb : perubahan energi menyangkut :

• Energi ionisasi (pada pembentukan kation)

• Afinitas elektron (pada pembentukan anion)

• Energi antaraksi Coulomb antara ke-2 jenis ion.

Ikatan ion• Mudah tidaknya atom membentuk ion bergantung pada pelbagai faktor :

Fajans → atom dapat membentuk ion dengan mudah bila :

• Struktur ion ybs adalah stabil• Muatan pada ion adalah kecil• Ukuran atom yang besar pada pembentukan kation

• Ukuran atom yang kecil pada pembentukan anion

Ikatan ionBerdasarkan aturan Fajans :Unsur-unsur yang paling mudah membentuk ion adalah :

• Unsur-unsur golongan alkali• Unsur-unsur golongan halogen

Sifat senyawa ion• Hantaran listrik• Titik leleh dan titik didih• Kekerasan • Kegetasan• Kelarutan

Hantaran listrikPadatan : • senyawa ion tidak menghantar listrik karena tidak terdapat partikel bermuatan yang bergerak

• Tidak terdapat elektron bebas yang bergerak

• Ion-ion terikat erat pada kisi, sehingga tidak menghantar muatan melalui kisi

Hantaran listrikDalam keadaan leburan :• Ion-ion bergerak dan dapat menghantar listrik

Dalam larutan air : • ion-ion dikelilingi air dan bebas bergerak sehingga dapat menghantar listrik

Titik leleh dan titik didih

Titik leleh dan titik didih senyawa ion tinggi,

karena : memerlukan energi thermal yang besar untuk memisahkan ion yang terikat erat dalam kisi.

Kekerasan• Kebanyakan senyawa ion keras

• Permukaan kristalnya tidak mudah digores

• Penyebab : ion-ion erat terikat dalam kisi sehingga sukar bergerak dari kedudukannya.

Kegetasan • Kebanyakan senyawa ion getas (brittle)

• Distorsi menyebabkan tolak menolak antara ion yang muatannya sama

Kelarutan Pada umumnya senyawa ion :

• Melarut dalam pelarut polar

• Tidak melarut dalam pelarut non polar

Energetika pembentukan senyawa ion

Misalnya pembentukan NaCl (s)Faktor-faktor energi yang terkait adalah :

• Energi ionisasi natrium• Afinitas elektron klor• Energi penguapan (sublimasi) natrium padat

• Energi disosiasi gas klor• Energi kisi NaCl

Pemakaian bersama elektron oleh 2 atom

• Kulit elektron terluar kedua atom bertindihan dan terbentuk pasangan ikatan yang digunakan bersama oleh ke-2 atom.

• Disebut : ikatan kovalen

• Ikatan kovalen : gaya tarik menarik antara 2 atom sebagai akibat pemakaian bersama pasangan elektron

Ikatan kovalenPada senyawa seperti : H2, HCl, O2, HgCl2

Tidak terjadi perpindahan elektron dari atom yang satu ke atom yang lain, sehingga ikatan pada senyawa-senyawa ini bukan ikatan ion.

Ikatan kovalen• Jumlah ikatan kovalen yang dapat dibentuk oleh suatu atom disebut kovalensi

Beberapa harga kovalensi untuk unsur-unsur umum :

• Hidrogen & halogen : 1• Oksigen & belerang : 2• Nitrogen & fosfor : 3• Karbon & silikon : 4

Ikatan kovalen• Angka kovalensi = jumlah elektron yang diperlukan agar menjadi isoelektronik dengan gas mulia.

• Isoelektronik : struktur elektron yang sama

Ikatan kovalen• Rumus bangun beberapa senyawa : menggunakan garis untuk menyatakan ikatan kovalen

• Ada kalanya : 2 atom dapat menggunakan bersama lebih dari 1 pasang elektron d.d. membentuk ikatan ganda.

• Pemakaian bersama 2 pasang elektron menghasilkan ikatan rangkap

• Pemakaian bersama 3 pasang elektron menghasilkan ikatan ganda 3.

Ikatan kovalenSifat senyawa kovalen :• Pada suhu kamar pada umumnya berupa: gas atau cairan atau padatan, dengan titik leleh rendah. Gaya antar molekul adalah lemah meskipun ikatan kovalen itu adalah ikatan kuat.

• Melarut dalam pelarut non polar seperti benzena dan beberapa diantaranya dapat berantaraksi dengan pelarut polar.

• Padatannya, leburannya, larutannya tidak menghantar listrik.

Ikatan kovalen koordinat• = ikatan kovalen dativ• Mirip dengan ikatan kovalen tetapi hanya 1 atom yang menyediakan 2 elektron untuk dipakai bersama.

• Contoh : cara pembentukan kompleks BCl3.NH3 yang stabil, yang terbentuk dari amonia dan boron triklorida.

• Atom N dalam amonia mengandung 2 elektron yang tidak terikat (1 pasang elektron bebas)

• Atom B dalam borontriklorida kekurangan 2 elektron untuk mencapai oktet yang stabil.

Teori Oktet• Lewis, tahun 1916• Dalam usaha untuk membentuk molekul, suatu atom dengan menggunakan elektron bersama mencapai konfigurasi gas mulia (ns2 np2), kecuali molekul hidrogen

Konsep resonansi• Suatu molekul ada yang dapat dinyatakan dengan 2 rumus lain

• Misalnya pada ozon

Ikatan KovalenIkatan Kovalen dapat ditinjau dengan 2 cara:

• Teori ikatan valensi• Teori orbital molekul

Teori ikatan valensi• Dikembangkan oleh Heitler dan Slater

• Diperluas oleh Pauling dan Coulson

• Elektron yang digunakan bersama menempati orbital-orbital atom yang saling bertindihan (overlap).

Teori ikatan valensi• Ikatan antara atom-atom terjadi dengan cara orbital-orbital atom saling bertindihan

• Kekuatan ikatan bergantung pada derajat pertindihan yang terjadi

• Derajat pertindihan makin besar, maka ikatan makin kuat

Teori ikatan valensi• Pertindihan 2 orbital s : tidak kuat karena distribusi muatan yang berbentuk bola

• Ikatan s-s relatif lemah

Teori ikatan valensi• Pertindihan orbital p dengan s dan p dengan p : lebih efektif, karena orbital-orbital p terkonsentrasi ke arah tertentu

Teori ikatan valensi• Pertindihan orbital-orbital menghasilkan ikatan sigma (σ) dan ikatan pi (π)

• Ikatan sigma (σ) terbentuk dari orbital s-s; p-p; s-p

• Ikatan pi (π) terbentuk dari orbital p-p berdekatan atau sejajar

Teori orbital molekul• Dikembangkan oleh Hund dan Millikan

• Molekul dianggap mempunyai orbital-orbital molekul yang ditempati oleh elektron menurut energi yang meningkat.

Perbedaan sifat senyawa ion dan senyawa kovalenNatrium klorida Tetraklorometana

(karbon tetraklorida)Tdd ion Na+ & Cl- dlm kristal ion Tdd molekul CCl4 dg gaya antar

molekul yg lemah.Padatannya terdiri atas kristal molekul

Leburan atau larutannya dlm air menghantar listrik

Tidak menghantar listrik

Padatan keras & getas pd suhu kamar

Pd suhu kamar berupa cairan.Padatannya lunak.

Titik leleh : 803oCTitik didih : 1430oC

Titik leleh : -28oCTitik didih : 77oC

Larut dalam airTidak larut dalam benzena

Tidak larut dalam airLarut dalam benzena

Bentuk molekul• Meramalkan bentuk molekul (2

cara) :1. Meninjau pengaruh tolak menolak

antara pasangan elektron dalam kulit valensi atom pusat

2. Meninjau distribusi orbital atom pusat (konsep hibridisasi)

Teori tolakan pasangan elektron

• Mula-mula : oleh Sidgwick dan Powell

• Dikembangkan : oleh Nyholm dan Gillespie

Ikhtisar :• Pasangan-pasangan elektron berusaha saling menjauhi semaksimal mungkin

• Jarak yang diambil oleh

Susunan ruang dari atom dalam molekul

• Tidak banyak macamnya• Sudut ikatan atom cenderung : 90o, 109o, 120o, 180o

Langkah-langkah dalam cara meramal bentuk molekul

• Hitung jumlah elektron valensi (elektron kulit terluar) dari atom pusat

• Jika spesi bermuatan negatif : tambahkan dengan besarnya muatan

• Jika spesi bermuatan positif : kurangi dengan besarnya muatan

• Tambahkan dengan jumlah atom yang terikat• Bagi dengan 2 : menghasilkan jumlah pasangan elektron

• Tempatkan pasangan elektron sehingga mengelilingi atom pusat

• Jumlah pasangan elektron (d) dikurangi jumlah atom yang terikat = pasangan elektron bebas

Bentuk-bentuk pasangan elektron

Pasangan elektron Susunan Sudut antara pasangan elektron

2 Berseberangan di antara atom pusat

180o

3 Segitiga planar 120o

4 Bujursangkar planar ; pasangan elektron terdapat pada pojok

90o

4 Tetrahedral ; pasangan elektron terdapat di pojok tetrahedral

109,5o (sudut tetrahedral)

5 Pentagon planar 72o

5 Trigonal bipiramida 120o (sudut antara pasangan equatorial)

90o (sudut antara pasangan axial)

6 tetrahedral 90o (sudut antara pasangan elektron yang berdekatan)

Ikatan logam• Adalah gaya tarik menarik antara 2 ion logam yang positif dan elektron-elektron terdelokalisasi di antara ion-ion tersebut.

Ikatan Logam• Atom-atom saling terikat dengan cara pemakaian bersama elektron oleh semua atom dalam kisi.

Pada kisi terdapat :• ion positif logam yang saling tolak menolak

• Tarik menarik antara ion-ion positif dgn elektron yg bebas bergerak diantaranya. Elektron-elektron ini terdelokalisasi (tidak terdapat di satu tempat saja).

Ikatan Logam• Karena elektron-elektron bebas begerk : oleh pengaruh beda potensial terjadi arus elektron. Hal ini menyebabkan logam dapat menghantarkan listrik

Ikatan Logam• Gerakan elektron cepat : kalor dapat mengalir melalui kisi, sehingga logam dapat menghantarkan panas

Ikatan Logam• Lapisan dalam kisi logam dapat digeser tanpa merusak ikatan logam, sehingga logam dapat ditempa (menjadi perkakas) atau direnggangkan (menjadi kawat)

Ikatan hidrogen• Tarik menarik antar molekul dipol permanen – dipol permanen

• Terbentuk jika:Atom hidrogen terikat pada atom yang keelektronegatifannya besar (N, O dan F)

Atom yang sangat elektronegatif mempunyai pasangan elektron bebas

Ikatan hidrogen• Adanya ikatan hidrogen yang menyebabkan air mempunyai titik didih yang tinggi

• Terdapat dalam struktur protein, karbohidrat dan asam nukleat

• Menentukan sifat biologis dan fungsi protein, karbohidrat dan asam nukleat dalam mahluk hidup.

Gaya van der Waals• Gaya tarik menarik antara partikel-partikel tak bermuatan yang kulit elektronnya penuh

• Misal: padatan neon dan argon sangat lunak; pada kisi atom padatan gas mulia bekerja gaya van der Waals

Gaya inter - molekul• Di antara partikel-partikel tak bermuatan pun terdapat gaya tarik menarik.

• Unsur-unsur molekular dan gas mulia melalui pendinginan dapat mencair kemudian menjadi padatan.

• Pada t kamar yod berupa padatan; jadi di antara molekul- molekul yod terdapat gaya tarik menarik yang kuat.

Gaya inter - molekul• Jumlah elektron dan titik didih

Molekul Jumlah elektron dalam molekul

Titik didih cairan (oC)

H2 2 -253N2 14 -196O2 16 -183Cl2 34 -35I2 126 +185

Gaya inter - molekulBerdasarkan tabel :• Jumlah elektron menentukan besarnya gaya tarik menarik satu molekul terhadap molekul di dekatnya.

• Makin kuat gaya tarik menarik, makin tinggi titik didih cairan

Keelektronegatifan• Kemampuan relatif atom suatu unsur untuk menarik elektron ke dekatnya dalam suatu ikatan kimia

• Salah satu cara untuk menyusun keelektronegatifan yaitu yang berkaitan dengan penggunaan energi ikatan.

Kepolaran Ikatan• Pada molekul yang terdiri atas dua atom yang berlainan daya tarik kedua atom terhadap elektron tidak sama besar, sehingga elektron-elektron ikatan akan bergeser ke arah atom yang lebih elektronegatif.

Kepolaran Ikatan• Misalnya pada molekul HCl• Atom Cl mempunyai daya tarik yang lebih kuat terhadap elektron daripada atom H; sehingga kedua elektron ikatan kan lebih dekat pada Cl.

• Terjadi pergeseran dan timbul kelebihan muatan positif pada atom H

• Pemisahan muatan menjadikan molekul itu sebagai suatu dipol

Momen dipol• μ = δ x l• μ = momen dipol = coulomb meter• δ = kelebihan muatan pada masing-masing atom

• l = jarak antara ke-2 atom

Momen dipol• Aplikasi pengukuran momen dipol• Penentuan bentuk geometri molekul misalnya : CO2 (lurus); H2O (bengkok)

• Penentuan % ikatan ion dalam molekul

Parameter Struktur Molekul

3 parameter yang menentukan struktur molekul yaitu :

• Energi ikatan • Panjang ikatan• Sudut ikatan

Energi Ikatan• Ialah energi yang diperlukan untuk memutuskan satu mol ikatan

• Atau• Energi yang dilepaskan jika terbentuk 1 mol ikatan.

• Misal : energi ikatan H-H : 436 kjmol-1

• Artinya : diperlukan 436 kjmol-1 untuk memutuskan 1 mol ik. H-H atau dilepaskan 436 kjmol-1 untuk membentuk ikatan H-H

Panjang Ikatan• Dalam molekul, atom-atom selalu bergetar, sehingga jarak antara 2 atom tidak tetap

• Ditetapkan jarak rata-rata antara inti 2 atom terikat; disebut : panjang ikatan / jarak ikatan.

Panjang Ikatan• Ikatan yang kuat lebih pendek dari ikatan lemah

• Kekuatan ikatan rangkap tidak 2 x kekuatan ikatan tunggal

• Panjang ikatan rangkap tidak ½ x dari panjang ikatan tunggal (namun lebih pendek).

Sudut Ikatan• Sudut yang dibuat oleh 2 atom dengan atom sentral

• Penting dalam penentuan struktur molekul

Misal : • sudut HOH dalam H2O adalah : 104o31’

• Sudut HNH dalam NH3 adalah : 107o

Aplikasi dalam farmasi• Ikatan antara obat dengan reseptor

Obat reseptor Efek

Tidak boleh ikatan yang

kuat, misalnya ikatan kovalen

Kerja obat harus

dibatasi

sekian