Mengenal Dunia Atomik: Teori-Teori Penting dalam Ikatan Kimia

Ikatan kimia merupakan gaya tarik menarik yang kuat antara dua atom atau lebih yang mengikat mereka dalam suatu struktur yang stabil. Memahami ikatan kimia sangatlah penting untuk mempelajari berbagai sifat dan perilaku zat dalam ilmu kimia. Beberapa teori telah dikembangkan untuk menjelaskan sifat ikatan kimia, diuraikan sebagai berikut.

1. Teori Lewis

Teori Lewis, yang dikemukakan oleh G.N. Lewis pada tahun 1916, menjelaskan ikatan kimia berdasarkan konsep "pasangan elektron yang terikat". Atom mencapai kestabilan dengan memiliki delapan elektron pada kulit terluarnya (oktet) atau dua elektron pada kulit terluarnya (duplet) untuk atom hidrogen. Ikatan kovalen terbentuk ketika dua atom berbagi satu atau lebih pasang elektron untuk mencapai konfigurasi elektron oktet atau duplet. Ikatan ion terbentuk ketika satu atom melepaskan satu atau lebih elektronnya kepada atom lain, sehingga atom penerima elektron memiliki konfigurasi oktet dan atom pelepas elektron memiliki konfigurasi duplet. Contohnya adalah pada senyawa H2O (air). Pada senyawa H2O terjadi ikatan kovalen antara atom hidrogen dan oksigen. Hal ini dikarenakan atom hidrogen memiliki 1 elektron valensi dan membutuhkan 1 elektron untuk mencapai konfigurasi oktet. Atom oksigen memiliki 6 elektron valensi dan membutuhkan 2 elektron untuk mencapai konfigurasi oktet. Oleh karena itu, dua atom hidrogen berbagi satu elektron dengan atom oksigen untuk membentuk dua ikatan kovalen. Ikatan kovalen H2O disajikan pada Gambar 1. berikut.

2. Muatan Formal

Muatan formal adalah muatan yang dihitung pada suatu atom dalam suatu molekul berdasarkan asumsi bahwa semua ikatan bersifat kovalen murni. Muatan formal dihitung dengan rumus:

Muatan formal = Valensi atom - Jumlah elektron ikatan - (Jumlah elektron bebas)

Muatan formal berguna untuk memprediksi kemungkinan pembentukan senyawa dan stabilitasnya.

3. Teori VSEPR (Valence Shell Electron Pair Repulsion)

Teori VSEPR, yang dikemukakan oleh R.J. Gillespie dan R.E. Nyholm pada tahun 1957, menjelaskan geometri molekul berdasarkan tolakan antar pasangan elektron pada kulit terluar atom pusat. Pasangan elektron saling tolak-menolak, dan geometri molekul akan diatur sedemikian rupa untuk meminimalkan tolakan ini. Berikut pada Gambar 2. disajikan bentuk molekul menurut Teori VSEPR.

4. Teori Ikatan Valensi

Teori ikatan valensi, yang dikembangkan oleh Linus Pauling pada tahun 1928, menjelaskan ikatan kimia berdasarkan "orbital hibridisasi". Orbital hibridisasi adalah hasil pencampuran orbital atom yang berbeda pada atom pusat untuk menghasilkan orbital baru dengan bentuk dan energi yang sama. Bentuk orbital hibridisasi menentukan geometri molekul. Contohnya yaitu C2H4 (etilen). Pada etilen terjadi ikatan sigma () dan pi (). Setiap atom karbon memiliki 3 elektron valensi yang digunakan untuk berikatan. Orbital hibridisasi sp2 menghasilkan 3 orbital hibrid baru yang digunakan untuk membentuk 3 ikatan sigma () dengan atom karbon lain dan 1 atom hidrogen. Satu orbital hibrid sp2 yang tersisa tumpang tindih secara lateral dengan orbital hibrid sp2 dari atom karbon lain untuk membentuk ikatan pi ().

5. Hibridisasi

Hibridisasi adalah proses pencampuran orbital atom yang berbeda pada atom pusat untuk menghasilkan orbital baru dengan bentuk dan energi yang sama. Bentuk orbital hibridisasi menentukan geometri molekul. Contohnya pada CH4 (metana). Atom karbon memiliki 4 elektron valensi (1s2 2s2 2p2). Empat orbital atom (1s, 2s, dan 2p) berhibridisasi menghasilkan 4 orbital hibrid sp3 yang sama bentuk dan energinya. Keempat orbital hibrid ini digunakan untuk membentuk 4 ikatan sigma () C-H dengan 4 atom hidrogen.

Ikatan kimia merupakan suatu konsep penting dalam kimia untuk memahami struktur dan sifat zat. Berbagai teori telah dikembangkan untuk menjelaskan ikatan kimia, seperti teori Lewis, muatan formal, teori VSEPR, teori ikatan valensi, dan hibridisasi. Memahami teori-teori ini dapat membantu kita memprediksi struktur dan sifat molekul, serta memahami berbagai reaksi kimia.