Konsep ikatan kimia memiliki implikasi dalam berbagai bidang teknologi maupun sains sehingga mendukung kemajuan di berbagai bidang kehidupan. Ilmuwan dapat merancang obat-obatan, material, maupun teknologi yang efisien dan canggih melalui pemahaman terhadap prinsip-prinsip dalam konsep ikatan kimia, sehingga kualitas hidup meningkat dan majunya berbagai sektor industry dan sains. Adapun konsep ikatan kimia tersebut diantaranya teori orbital molekul, salah satunya bermanfaat dalam bidang farmasi yaitu membantu merancang obat-obatan, gaya van der waals bermanfaat dalam bidang desain material yaitu mengembangkan bahan baru untuk meningkatkan sifat termal, ikatan hydrogen bermanfaat dalam bidang kesehatan yaitu membantu merancang obat-obatan yang berinteraksi dengan biomolekul, ikatan logam bermanfaat dalam bidang industry yaitu dalam pengolahan logam-logam seperti aluminium dan baja, dan masih banyak manfaat konsep-konsep tersebut di bidang lainnya.
Berdasarkan pemaparan diatas, maka perlu kita pahami konsep ikatan kimia yang akan dibahas pada artikel berikut ini terkait teori orbital molekul, gaya van der waals, ikatan hydrogen, dan ikatan logam.
1. Teori Orbital Molekul
Teori orbital molekul merupakan suatu teori yang menjelaskan tentang bagaimana tumpeng tindih dan penggabungan orbital molekul. Pada orbital molekul terdapat 2 orbital yaitu orbital bonding dan anti bonding. Orbital molekul bonding memiliki rapatan electron ikatan terpusat, mendekat pada daerah antara kedua inti atom yang bergabung sehingga akan lebih stabil. Orbital molekul anti bonding memiliki rapatan electron ikatan terpusat yang menjauh dari inti atom yang bergabung sehingga bersifat kurang stabil.
- Diagram orbital molekul H2
- Diagram orbital molekul N2 dan O2
- Orde IkatanÂ
Pada teori orbital molekul, kestabilan ikatan kovalen berkaitan dengan orde ikatan. Jika nilai orde ikatan lebih besar daripada 0, maka molekul tidak stabil.
Orde ikatan sebanding dengan ukuran stabilitas termal
Contoh menentukan orde ikatan pada O2
Orde ikatan O2 = (10-6)/2 = 2
Gaya van der waals terjadi pada molekul polar dan non polar. Gaya van der waals memiliki gaya Tarik yang lebih lemah daripada ikatan hydrogen. Gaya van der waals dibagi menjadi 3 berdasarkan jenis senyawa yang salimg Tarik menarik, yaitu :
- Gaya London/ Molekul non polar dengan molekul non polar (dipol sesaat-dipol terinduksi)
Elektron bergerak dalam orbit. Perpindahan electron dari satu tempat ke tempat lainnya menyebabkan suatu molekul nonpolar menjadi polar, sehingga terbentuk dipol sesaat. Dipol sesaat dapat mengimbas molekul nonpolar disekitarnya sehingga membentuk dipol terimbas. Hal tersebut menyebabkan gaya Tarik menarik antarmolekul lemah. Gaya London dikemukakan oleh Fritz London pada tahun 1928. Adapun proses terbentuknya gaya London sebagai berikut :
- Molekul polar dengan molekul nonpolar (dipol-dipol terimbas)
Pada jarak tertentu, molekul polar dapat menginduksi molekul non polar sehingga terjadi dipol induksian pada molekul non polar. Kemudian, terjadilah gaya tarik elektrostatik antara kedua molekul tersebut yang disebut gaya dipol permanen-dipol induksian. Dipol permanen pada molekul polar disebut dipol. Yuk, kita Simak proses terbentuknya gaya dipol-dipol induksian pada gambar berikut!
- Molekul polar dengan molekul polar (dipol-dipol)
Gaya dipol-dipol terjadi pada molekul yang bersifat polar. Molekul polar memiliki kutub positif dan kutub negative. Gaya tarik menarik dipol-dipol lebih besar daripada gaya tolakannya, sehingga terjadi gaya tarik menarik antar molekul. Berikut gambar proses terbentuknya gaya dipol-dipol.
c) Ikatan Hydrogen
Sifat anomali air dalam fenomena yang terjadi dibumi seperti terapungnya gunung es di atas perairan. Bongkahan es yang mengapung menghambat pembekuan air sehingga makhluk hidup di dalam perairan dapat bertahan hidup. Sifat anomaly air ini menunjukkan adanya ikatan hydrogen pada air. Apabila sifat anomali air tidak ada maka selama musim salju, makhluk hidup di perairan tidak dapat bertahan hidup. Selain pada air, ikatan hydrogen terjadi pada makhluk hidup. Dimana, senyawa dengan struktur kompleks seperti protein dan DNA terlibat dalam reaksi kimia dalam tubuh makhluk hidup. Ikatan-ikatan dalam reaksi tersebut, dapat dengan mudah diputuskan dan dibentuk kembali.
Ikatan hydrogen adalah ikatan yang memiliki energi yang dapat memutuskan dan membentuk ikatan dalam reaksi kimia. Energi dari ikatan hydrogen merupakan energi paling besar diantara gaya interaksi antar molekul lainnya. Energi ikatan hydrogen relative jauh lebih kecil dibandingkan ikatan kimia intramolekul seperti ikatan ion dan ikatan kovalen.
Ikatan hydrogen mempengaruhi bentuk dari molekul protein. Apabila ada ikatan-ikatan yang putus, maka fungsi dari molekul protein akan hilang. Ikatan hydrogen berperan penting dalam mengikat kedua untai molekul DNA membentuk heliks ganda. Ikatan . Ikatan hidrogen yang tidak terlalu kuat ini dapat mempertahankan struktur rantai ganda DNA namun juga dapat dengan mudah diputuskan pada proses replikasi DNA dalam pembelahan sel.
Ikatan hydrogen merupakan ikatan yang terbentuk antar molekul polar serta mengandung atom Hidrogen. Ikatan hydrogen terjadi antara atom hydrogen dengan atom yang mempunyai keelektronegatifan tinggi seperti atom Nitrogen (N), atom Oksigen (O), dan atom Flour (F). Gaya antarmolekul yang relative kuat digambarkan dengan ikatan hydrogen.
Kekuatan ikatan hydrogen yaitu atom H tidak memiliki kulit-kulit electron terdalam yang menyebabkan elektronnya tertarik sangat kuat ke atom yang sangat elektronegatif. Sehingga inti atom H mendekat dan berinteraksi dengan pasangan electron bebas dari atom tersebut.
Keelektronegatifan unsur N, O, F
d) Ikatan Logam
Kondisi bumi kita, baik itu peningkatan suhu maupun iklim selalu berubah memberikan dampak dalam kehidupan kita. Dampak tersebut diantaranya kelangkaan air, pengasaman air laut, meningkatnya tinggi air laut yang apabila dibiarkan maka dapat menenggelamkan suatu kota. Berdasarkan kejadian tersebut, maka dibuatlah Perjanjian Paris dari 144 negara yang bertujuan untuk membatasi kenaikan suhu bumi tersebut. Di Indonesia sedang mengembangkan sumber energi baru dan terbarukan termasuk panel surya.
Panel surya merupakan alat untuk menghasilkan listrik dari Cahaya matahari. Panel surya adalah salah satu contoh aplikasi ikatan logam. Komponen-komponen dari panel surya terbuat dari paduan logam. Paduan logam yaitu dua jenis logam yang berbeda atau lebih yang bergabung menjadi satu. Contohnya yaitu logam Gallium dan Bismut yang digabungkan dengan memanfaatkan sifat ikatan logam.
Ikatan logam terbentuk dari adanya gaya tarik menarik antara kation-kation inti atom dengan awan electron yang bergerak bebas. Teori ikatan logam, salah satunya dijelaskan melalui teori lautan electronÂ
Struktur Logam menurut teori "Lautan Elektron"
Ikatan logam terjadi antara atom-atom logam, baik atom logam sejenis maupun berbeda jenis. Ikatan antar logam saling berikatan sangat kuat sehingga hampir semua logam padatan maupun cairan sulit dipatahkan ataupun diuraikan.
Apabila kalian melihat satu batang Gallium, kalian sebenarnya sedang melihat Kumpulan kation Gallium yang dikelilingi electron-elektronnya dan tersusun rapi. Struktur demikian karena logam memiliki sifat fisik. Mari kita bahas apa saja sifat fisik logam!
- Kuat dan keras
- Mengkilap
- Mudah ditempa atau dibentuk
- Penghantar panas yang baik
- Memiliki sifat hantar listrik yang baik (konduktor)
- Memiliki titik didih dan titik leleh yang tinggi
Refferences
Gambar 'Panel Surya' [Daring]. Tautan: https://bumienergisurya.com/jenis-panel-surya/ (Diakses: 03 Juli 2024).
Brady,James E.1999. Kimia Universitas, Asas dan Struktur, Edisi Kelima. Binarupa Aksara : Jakarta
Hart,Harold (Suminar Achmadi).1990 Kimia Organik Suatu Kuliah Singkat (terjemahan). Erlangga : Jakarta
Petrucci, Ralph H., 1987. Kimia Dasar Prinsip dan Terapan Modern,Jilid 3, Erlangga : Jakarta
Respati. 1986. Pengantar Kimia Organik. Aksara Baru : Jakarta
Unggul Sudarmo. 2016. Kimia untuk SMA/MA Kelas X. Erlangga : Jakarta
