PENDALUAN
1.
PENDAHULUAN
Ikatan kimia pada
prinsipnya berasal dari interaksi antar elektron-elektron yang ada pada orbit
luar, atau orbit yang terisi sebagian atau orbit bebas dalam atom lainya. Dalam interaksi antar atom
logam, ikatan kimia dibentuk oleh gaya tarik menarik-menarik elektron oleh inti
(nucleus) yang berbeda. Asalnya elektron milik satu atom yang ditarik oleh inti
atom tetangganya yang bermuatan +, dan elektron ini disharing dengan gaya tarik
yang sama oleh inti lain yang mengitarinya. Akibat jumlah elektron valensi yang
rendah dan terdapat jumlah ruang kososng yang besar, maka e-
memiliki banyak tempat untuk berpindah. Keadaan demikian menyebabkan e-
dapat berpindah secara bebas antar kation-kation tersebut. Elektron
ini disebut “delocalized electron” dan ikatannya juga disebut “delocalized
bonding”. Elektron bebas dalam orbit ini bertindak
sebagai perekat atau lem. Kation yang tinggal berdekatan satu sama lain saling
tarik menarik dengan elektron sebagai semennya.
Teori awan elektron yang dikemukakan oleh Drude
dan Lorentz pada awal abad ke-20
Menurut teori ini di dalam kristal logam, setiap
atom melepaskan elektron valensinya sehingga membentuk awan elektron dan kation
yang bermuatan positif dan tersusun rapat dalam awan elektron tersebut. Ion
logam yang bermuatan positif tersebut terdapat pada jarak tertentu satu sama
lain dalam kristalnya. Karena elektron valensi tidak terikat pada salah satu
ion logam atau pasangan ion logam, tapi terdelokalisasi terhadap semua ion
logam, maka elektron valensi tersebut bebas bergerak ke seluruh bagian dari
kristal logam, sama halnya dengan molekul-molekul gas yang dapat bergerak
dengan bebas dalam ruangan tertentu.
Jadi menurut teori ini,
kristal logam terdiri dari kumpulan ion logam bermuatan positif di dalam
larutan elektron yang mudah bergerak. Ikatan logam terdapat antara ion logam
positif dan elektron yang mudah bergerak tersebut. Teori awan elektron juga
disebut teori elektron bebas, teori larutan elektron atau fluida elektron
secara kualitatif dapat menjelaskan berbagai sifat fisika dari logam, seperti
sifat mengkilap, dapat menghantarkan listrik dan panas, dapat ditempa,
dibengkokkan dan ditarik.
BAB
II
ISI
1. DEFENISI IKATAN LOGAM
Ikatan logam adalah ikatan
antaratom dalam suatu unsur logam dengan menggunakan interaksi antar elektron
valensi. Unsur logam memepunyai kecendrungan untuk menjadi ion positif karena
energi potensial ionisasi yang rendah dan mempunyai elektron valensi kecil.
Ketika atom-atom logam yang bermuatan ini saling berdekatan, kemudian elektron
valensinya akan terdelokalisasi membentuk ”lautan elektron” disekitar ion-ion
positif. Lautan elektron ini akan bertindak sebagai perekat atom-atom logam.
Hal ini mengakibatkan lautan elektron dalam atom-atom logam bebas bergerak dari
atom satu keatom yang lain untuk membentuk suatu ikatan yang disebut ikatan
logam. Kenyataan ini dapat menjelaskan alasan logam sebagai penghantar listrik
yang baik. Kekuatan ikatan logam bergantung pada banyaknya elektron valensi
yang terdapat pada atom logam tersebut.
Pengertian ikatan logam
adalah Suatu jenis ikatan atom yang terjadi ketika atom “berbagi” elektron yang
mengambang tentang di awan elektron umum. Logam disatukan oleh ikatan logam.
Pada ikatan kovalen, elektron-elektron ikatan seolah-olah menjadi milik
sepasang atom, sehingga tidak dapat bergerak bebas. Pada logam,
elektron-elektron yang menyebabkan terjadinya ikatan di antara atom-atom logam
tidak hanya menjadi milik sepasang atom saja, tetapi menjadi milik semua atom
logam, sehingga elektron-elektron dapat bergerak bebas. Karena itulah maka
logam-logam dapat menghantarkan arus listrik.
Unsur logam memiliki
sedikit elektron valensi, sehinggga kulit terluar unsur logam relatif longgar
(terdapat banyak ruang kosong). Keadaan seperti itu memungkinkan elektron
valensi logam dapat berpindah dari satu atom keatom lain. Mobilitas elektron
dalam logam semakin bebas, sehingga electron valensi logam mengalami
delokalisasi, yaitu suatu keadaan dimana elektron valensi tersebut tidak tetap
posisinya pada suatu atom, tetapi senantiasa berpindah-pindah dari satu atom
keatom lain. Elektron-elektron valensi tersebut berbaur sehingga menyerupai
awan atau lautan yang membungkus ion-ion positif logam didalamnya. Jadi,
struktur logam dapat dibayangkan sebagai ion-ion positif yang dibungkus oleh
awan atau lautan atau elektron valensi.
Adapun ciri-ciri ikatan logam adalah sebagai berikut :
Atom-atom logam dapat diibaratkan seperti bola pingpong
yang terjejal rapat satu sama lain.
Atom logam mempunyai sedikit elektron valensi, sehingga
sangat mudah untuk dilepaskan dan membentuk ion positif.
Maka dari itu kulit terluar atom logam relatif longgar
(terdapat banyak tempat kosong) sehingga elektron dapat berpindah dari 1 atom
ke atom lain.
Mobilitas elektron dalam logam sedemikian bebas, sehingga
elektron valensi logam mengalami delokalisasi yaitu suatu keadaan dimana
elektron valensi tersebut tidak tetap posisinya pada 1 atom, tetapi senantiasa
berpindah-pindah dari 1 atom ke atom lain.
Elektron-elektron valensi tersebut berbaur membentuk awan
elektron yang menyelimuti ion-ion positif logam.
Struktur logam seperti gambar di atas, dapat menjelaskan
sifat-sifat khas logam yaitu :
1). Berupa zat padat pada suhu kamar, akibat adanya gaya
tarik-menarik yang cukup kuat antara elektron valensi (dalam awan elektron)
dengan ion positif logam.
2). Dapat ditempa (tidak rapuh), dapat dibengkokkan dan
dapat direntangkan menjadi kawat. Hal ini akibat kuatnya ikatan logam sehingga
atom-atom logam hanya bergeser sedangkan ikatannya tidak terputus.
3). Penghantar / konduktor listrik yang baik, akibat
adanya elektron valensi yang dapat bergerak bebas dan berpindah-pindah. Hal ini
terjadi karena sebenarnya aliran listrik merupakan aliran elektron.
2. KLASIFIKASI
DAN CONTOH IKATAN LOGAM
Logam cenderung memiliki
titik leleh dan titik didih yang tinggi sehingga memberikan kesan kuatnya
ikatan yang terjadi antara atom-atomnya. Secara rata-rata logam
seperti natrium (titik leleh 97.8°C) meleleh pada suhu yang sangat jauh lebih
tinggi dibanding unsur (neon) yang mendahuluinya pada tabel periodik.
Ikatan logam pada natrium
Natrium memiliki struktur
elektronik 1s22s22p63s1. Ketika
atom-atom natrium datang secara bersamaan, elektron pada orbital atom 2s dari
satu atom natrium membagi ruang dengan elektron yang bersesuaian pada atom
tetangganya untuk membentuk sebuah orbital
molekul kebanyakan sama atau serupa dengan cara
pembentukan ikatan kovalen.
Adapun perbedaannya pada
tiap atom natrium tersentuh oleh delapan atom natrium yang lainnya dan terjadi
pembagian (sharing) antara atom tengah dan orbital 3s di semua delapan atom
yang lain. Dan tiap atom yang delapan ini disentuh oleh delapan atom natrium,
yang kesemuanya disentuh oleh delapan atom natrium, terus dan terus sampai
diperoleh seluruh atom dalam bongkahan natrium.
Semua orbital 3s dalam
semua atom saling tumpang tindih untuk memberikan orbital molekul dalam jumlah
yang sangat banyak yang memeperluas keseluruhan tiap bagian logam. Terdapat
jumlah orbital molekul yang sangat banyak, tentunya, karena tiap orbital hanya
dapat menarik dua elektron.
Elektron dapat bergerak
dengan leluasa diantara orbital-orbital molekul tersebut, dan karena itu tiap
elektron manjdi terlepas dari atom induknya. Elektron tersebut disebut terdelokalisasi.
Logam terikat bersamaan melalui kekuatan daya tarik yang kuat
antara inti positif dengan elektron yang terdelokalisasi.
Hal ini kadang-kadang dilukiskan
sebagai “susunan inti positif di lautan elektron”. dimana logam merupakan atom.
Setiap pusat positif pada diagram menggambarkan sisa atom yang terlepas dari
elektron terluar, tetapi elektron tersebut tidak menghilang, ini mungkin tidak
termasuk tambahan pada atom yang istimewa, tetapi pusat positif tetap berada
dalam struktur. Oleh karena itu logam natrium ditulis dengan Na – bukan Na+.
Ikatan logam pada magnesium
Pada magnesium, akan ikatan
yang terlihat lebih kuat dan tentunya titik leleh yang lebih tinggi. Magnesium
memiliki struktur elektronik terluar 3s2. Diantara
elektron-elektronnya terjadi delokalisasi, karena itu “lautan” yang ada
memiliki kerapatan dua kali lipat dari pada yang terdapat pada natrium. Sisa
“ion” juga memiliki muatan dua kali lipat (jika kamu menggunakan tinjauan
ikatan logam) dan tentunya akan terjadi daya tarik yang lebih banyak antara
“ion” dan “lautan”.
Lebih realistis, tiap atom
magnesium memiliki satu proton lebih banyak pada intinya dibandingkan yang
dimiliki oleh natrium, dan karena itu tidak hanya akan terdapat jumlah elektron
yang terdelokalisasi tetapi juga akan terjadi lebih banyak daya tarik yang
terjadi diantaranya. Atom-atom magnesium memiliki jari-jari yang sedikit lebih
kecil dibandingkan atom-atom natrium dan karena itu elektron yang
terdelokalisasi lebih dekat ke inti. Tiap atom magnesium juga memiliki 12 atom
terdekat dibandingkan delapan yang dimiliki natrium. Faktor-faktor inilah yang
meningkatkan kekuatan ikatan secara lebih lanjut.
Ikatan logam pada
unsur-unsur transisi
Logam transisi cenderung
memiliki titik leleh dan titik didih yang tinggi. Alasannya adalah logam
transisi dapat melibatkan elektron 3d yang ada dalam kondisi delokalisasi
seperti elektron pada 4s. Lebih banyak elektron yang dapat dilibatkan,
kecenderungan daya tarik yang lebih kuat yang akan peroleh.
Ikatan logam pada leburan
logam
Pada leburan logam, ikatan
logam tetap ada, meskipun susunan strukturnya telah rusak. Ikatan logam tidak
sepernuhnya putus sampai logam mendidih. Hal ini berarti bahwa titik didih
merupakan penunjuk kekuatan ikatan logam dibandingkan dengan titik leleh. Pada
saat meleleh, ikatan menjadi longgar tetapi tidak putus.
3. BUKTI EKSPERIMEN ADANYA IKATAN LOGAM
Drude dan Lorentz
mengemukakan model, bahwa logam sebagai suatu kristal terdiri dari ion-ion
positif logam dalam bentuk bola-bola keras dan sejumlah elektron yang bergerak
bebas dalam ruang antara. Elektron-elektron valensi logam tidak terikat erat
(karena energi ionisasinya rendah), sehingga relatif bebas bergerak. Hal ini
dapat dimengerti mengapa logam bersifat sebagai penghantar panas dan listrik
yang baik, dan juga mengkilat. Gambar 1 berikut mengilustrasikan suatu model
logam dengan elektron-elektron membentuk suatu “lautan” muatan negatif.
Model lautan elektron ini
sesuai dengan sifat-sifat logam, seperti: dapat ditempa menjadi lempengan
tipis, ulet karena dapat direntang menjadi kawat, memiliki titik leleh dan
kerapatan yang tinggi. Logam dapat dimampatkan dan direntangkan tanpa patah, karena
atom-atom dalam struktur kristal harus berkedudukan sedemikian rupa sehingga
atom-atom yang bergeser akan tetap pada kedudukan yang sama. Hal ini disebabkan
mobilitas lautan elektron di antara ion-ion positif merupakan penyangga
Keadaan yang demikian ini
berbeda dengan kristal ionik. Dalam kristal ionik, misalnya NaCl, gaya
pengikatnya adalah gaya tarik menarik antar ion-ion yang muatannya berlawanan
dengan elektron valensi yang menempati kedudukan tertentu di sekitar inti atom.
Bila kristal ionik ini ditekan, maka akan terjadi keretakan atau pecah. Hal ini
disebabkan adanya pergeseran ion positif dan negatif sedemikian rupa sehingga
ion positif berdekatan dengan ion positif dan ion negatif dengan ion negatif,
keadaan yang demikian ini mengakibatkan terjadi tolak-menolak sehingga kristal
ionik. menjadi retak.
4. FAKTOR YANG MEMPENGARUHI KEKUATAN IKATAN LOGAM DAN
PENGARUH IKATAN LOGAM TERHADAP SIFAT FISIK LOGAM
Drude Lorentz mengemukakan dalam
teorinya pada awal abad ke-20 yaitu teori awan elektron, Menurut teori ini di
dalam kristal logam, setiap atom melepaskan elektron valensinya sehingga
membentuk awan elektron dan kation yang bermuatan positif dan tersusun rapat
dalam awan elektron tersebut. Ion logam yang bermuatan positif tersebut
terdapat pada jarak terttentu satu sama lain dalam kristalnya. Karena elektron
valensi tidak terikat pada salah satu ion logam atau pasangan ion logam, tapi
terdelokalisasi terhadap semua ion logam, maka elektron valensi tersebut bebas
bergerak ke seluruh bagian dari kristal logam, sama halnya dengan
molekul-molekul gas yang dapat bergerak dengan bebas dalam ruangan tertentu.
Sehingga dapat disimpulkan, kristal
logam terdiri dari kumpulan ion logam bermuatan positif di dalam larutan
elektron yang mudah bergerak. Ikatan logam terdapat antara ion logam positif
dan elektron yang mudah bergerak tersebut. Teori awan elektron juga disebut
teori elektron bebas, teori larutan elektron atau fluida elektron secara
kualitatif dapat menjelaskan berbagai sifat fisika dari logam, seperti sifat
mengkilap, dapat menghantarkan listrik dan panas, dapat ditempa, dibengkokkan
dan ditarik.
Sifat
mengkilap
Bila cahaya tampak jatuh pada permukaan logam,
sebagian elektron valensi yang mudah bergerak tersebut akan tereksitasi. Ketika
elektron yang tereksitasi tersebut kembali kepada keadaan dasarnya, maka energi
cahaya dengan panjang gelombang tertentu (di daerah cahaya tampak) akan
dipancarkan kembali. Peristiwa ini dapat menimbulkan sifat kilap yang khas
untuk logam.
Daya
hantar listrik
Pada logam, daya hantar listrik
disebabkan karena adanya elektron valensi yang mudah bergerak.
elektron-elektron valensi tersebut bebas bergerak dalam medan listrik yang
ditimbulkan sumber arus sehingga listrik dapat mengalir melalui logam. Logam
merupakan konduktor listrik dan kalor yang baik, karena adanya arus elektron,
maka bila sebuah batang logam kita pegang ujungnya, ujung yang lain dikenakan
api, maka rambatan kalornya cepat sekali, begitu pula bila ujung yang lain
terkena arus listrik.
Daya
hantar panas
Sama halnya dengan daya
hantar listrik, daya hantar panas juga disebabkan adanya elektron yang dapat
bergerakan dengan bebas. Bila bagian tertentu dipanaskan, maka
elektron-elektron pada begian logam tersebut akan menerima sejumlah energi
sehingga energi kinetisnya bertambah dan gerakannya makin cepat.
Elektron-elektron yang bergerak dengan cepat tersebut menyerahkan sebagian
energi kinetisya kepada elektron lain sehingga seluruh bagian logam menjadi
panas dan naik suhunya.
Dapat
ditempa, dibengkokkan dan ditarik
Karena elektron valensi
mudah bergerak dalam kristal logam, maka elektron-elektron tersebut
mengelilingi ion logam yang bermuatan positif secara simetri, karena gaya tarik
antara ion logam dan elektron valensi sama kesegala arah. Ikatan dalam kisi
kristal logam tidak seperti pada ikatan dalam senyawa kovalen, sebab dalam kisi
kristal logam tidak terdapat ikatan yang terlokalisasi.
Karena gaya tarik setiap ion logam yang
bermuatan positif terhadap elektron valensi sama besarnya, maka suatu lapisan
ion logam yang bermuatan positif dalam kisi kristal mudah bergeser. Bila sebuah
ikatan logam putus, maka segera terbentuk ikatan logam baru. karena itu logam
dapat ditempa menjadi sebuah lempeng yang sangat tipis dan ditarik menjadi
kawat yang halus dan dibengkokkan. Karena adanya ikatan logam itulah maka logam
dapat ditempa. Arus elektronnya yang mempertahankan agar ion positif logam
tetap terikat menyatu oleh kisi kristal.
BAB
III
KESIMPULAN
1.
KESIMPULAN
Berdasarkan teori yang telah dikemukakan oleh
beberapa ahli mengenai ikatan logam dapat diambil kesimpulan yaitu :
Ikatan logam adalah ikatan antaratom dalam suatu unsur
logam dengan menggunakan interaksi antar elektron valensi.
Ketika atom-atom logam yang bermuatan saling berdekatan, kemudian
elektron valensinya akan terdelokalisasi membentuk ”lautan elektron” disekitar
ion-ion positif. Lautan elektron ini akan bertindak sebagai perekat atom-atom
logam. Sehingga mengakibatkan lautan elektron dalam atom-atom logam bebas
bergerak dari atom satu keatom yang lain untuk membentuk suatu ikatan yang
disebut ikatan logam. Oleh karena itulah logam dikatakan sebagai penghantar
listrik yang baik.
Kekuatan
ikatan logam bergantung pada banyaknya elektron valensi yang terdapat pada atom
logam tersebut.
Teori awan
elektron juga disebut teori elektron bebas, teori larutan elektron atau fluida
elektron secara kualitatif dapat menjelaskan berbagai sifat fisika dari logam,
seperti sifat mengkilap, dapat menghantarkan listrik dan panas, dapat ditempa,
dibengkokkan dan ditarik.
Daftar
pustaka
http://www.chem-is
try.org/materi_kimia/struktur_atom_dan_ikatan/ikatan_kimia/ikatan_logam/
Tidak ada komentar:
Posting Komentar