BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

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 lainnya. Salah satu jenis

ikatan kimia antar atom adalah ikatan logam. Ikatan logam didefinisikan sebagai ikatan antar

atom logam tanpa membentuk suatu molekul. Dalam interaksi antar atom logam, ikatan kimia

dibentuk oleh gaya tarik-menarik electron oleh inti (nucleus) yang berbeda. Asalnya electron

milik satu atom yang ditarik oleh inti atom tetangganya yang bermuatan +, dan electron ini

disharing dengan gaya tarik yang sama oleh inti lain yang mengitarinya. Akibat jumlah electron

valensi yang rendah dan terdapat jumlah ruang kosong yang besar, maka e−¿¿ memiliki banyak

tempat untuk berpindah. Keadaan demikian menyebabkan e−¿¿ dapat berpindah secara bebas

antar kation-kation tersebut. Electron ini disebut “delocalized electron” dan ikatannya juga

disebut “delocalized bonding”. Electron bebas dalam orbit ini bertindak sebagai perekat atau

lem. Kation yang tinggal berdekatan satu sama lain saling tarik-menarik dengan electron sebagai

semennya.

Dalam bab selanjutnya akan dibahas mengenai teori ikatan logam yang dapat menjelaskan

sifat-sifat logam di atas, serta klasifikasi ikatan logam, dan faktor-faktor yang mempengaruhi

kuat lemahnya ikatan logam.

1.2 Rumusan Masalah

1. Apa saja teori ikatan logam yang dapat menjelaskan sifat-sifat dari logam?

2. Apa pengertian ikatan logam?

3. Sebutkan klasifikasi dan contoh ikatan logam?

4. Sebutkan faktor-faktor yang mempengaruhi kuat lemahnya ikatan logam?

1.3 Tujuan Penulisan

Sehubungan dengan rumusan masalah di atas, tujuan dari penulisan makalah ini adalah

untuk memberitahu pembaca mengenai teori-teori ikatan logam yang dapat menjelaskan sifat-

sifat logam, pengertian ikatan logam, klasifikasi dan contoh ikatan logam, serta faktor-faktor

yang mempengaruhi kuat lemahnya ikatan logam.

1

BAB II

PEMBAHASAN

2.1 Teori-teori Ikatan Logam

Untuk menjelaskan mengenai ikatan logam, diuraikan beberapa teori yang menjelaskan

ikatan yang terjadi pada atom-atom logam yaitu sebagai berikut:

a. Teori Awan Elektron

Teori ini dikemukakan oleh Drude dan Lorentz pada awal abad ke-20. Menurut teori ini, di

dalam kristal logam terdiri dari ion-ion logam bermuatan positif (kation) yang tersusun rapat

dalam awan elektron. Awan elekton ini merupakan elektron valensi yang dilepaskan oleh

setiap atom. Elektron valensi ini tidak terikat salah satu ion logam atau pasangan ion logam,

tetapi terdelokalisasi terhadap semua ion logam. Hal ini disebabkan oleh tumpang tindih

orbital valensi dari atom-atom logam. Akibatnya elektron-elektron yang ada pada orbitalnya

dapat berpindah ke orbital valensi atom tetangganya. Karena hal inilah elektron-elektron

valensi akan terdelokaslisasi pada semua atom yang terdapat pada logam membentuk awan

atau lautan elektron, sehingga elektron valensi tersebut bebas bergerak ke seluruh bagian

dari kristal logam. Elektron-elektron bebas inilah yang menyebabkan adanya ikatan dalam

kristal logam. Misalnya logam magnesium yang memiliki 2 elektron valensi. Berdasarkan

model awan elektron, logam magnesium dapat dianggap terdiri dari ion positif Mg2+¿¿ yang

tersusun secara teratur, berulang, dan di sekitarnya terdapat awan atau lautan elektron yang

dibentuk dari elektron valensi magnesium, seperti pada Gambar.

Gambar Model Awan Elektron dari Logam Magnesium

2

Maka, teori awan atau lautan elektron pada ikatan logam itu didefinisikan sebagai gaya tarik

antara muatan positif dari ion-ion logam (kation logam) dengan muatan negatif yang

terbentuk dari elektron-elektron valensi dari atom-atom logam. Jadi logam yang memiliki

elektron valensi lebih banyak akan menghasilkan kation dengan muatan positif yang lebih

besar dan awan elektron dengan jumlah elektron yang lebih banyak atau lebih rapat. Hal ini

menyebabkan logam memiliki ikatan yang lebih kuat dibanding logam yang tersusun dari

atom-atom logam dengan jumlah elektron valensi lebih sedikit.

Teori lautan atau awan elektron ini dapat menjelaskan berbagai sifat fisika dari logam.

Logam dapat Ditempa, Dibengkokkan, Direntangkan, dan Tidak Rapuh.

Hal ini disebabkan atom-atom logam tersusun secara teratur dan rapat sehingga

ketika diberi tekanan atom-atom tersebut dapat tergelincir di atas lapisan atom yang

lain seperti yang ditunjukan pada Gambar.

Gambar perpindahan atom pada suatu logam ketika diberi tekanan atau ditempa

Gambar di atas menjelaskan mengapa logam dapat ditempa, direntangkan ataupun

dibengkokkan, karena pada logam tersebut semua atom sejenis sehingga atom-atom

yang bergeser saat diberi tekanan seolah-olah tetap pada kedudukan yang sama.

Dengan kata lain apabila sebuah ikatan logam putus maka akan segera terbentuk

ikatan logam baru.

Sifat Mengkilap

Di dalam ikatan logam, terdapat elektron-elektron bebas. Sewaktu cahaya jatuh

pada permukaan logam, maka elektron-elektron bebas akan menyerap energi

cahaya tersebut. Elektron-elektron akan melepas kembali energi tersebut dalam

bentuk radiasi elektromagnetik dengan frekuensi yang sama dengan frekuensi

cahaya awal. Oleh karena frekuensinya sama, maka kita melihatnya sebagai

pantulan cahaya yang datang. Pantulan cahaya tersebut memberikan permukaan

logam tampak mengkilap.

3

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 akan dipancarkan kembali. Peristiwa ini dapat menimbulkan sifat kilap yang

khas pada logam.

Daya hantar listrik

Di dalam ikatan logam, terdapat elektron valensi yang bebas (mudah bergerak) yang

dapat membawa muatan listrik. Jika diberi suatu beda tegangan, maka elektron-

elektron ini akan bergerak dari kutub negatif menjadi kutub positif.

Daya hantar panas

Elektron-elektron yang bergerak bebas di dalam kristal logam memiliki energi

kinetik. Jika dipanaskan, elektron-elektron akan memperoleh energi kinetik yang

cukup untuk dapat bergerak/bervibrasi dengan cepat. Dalam pergerakannya,

elektron-elektron tersebut akan bertumbukkan dengan elektron-elektron lainnya.

Hal ini menyebabkan terjadinya transfer energi dari bagian bersuhu tinggi ke bagian

bersuhu rendah.

Titik didih dan titik leleh tinggi

Pada logam, Ikatan logam tidak sepenuhnya putus sampai logam mendidih ini

menunjukkan bahwa ikatan logam memiliki titik didih yang tinggi. Hal ini

dikarenakan atom-atom logam terikat oleh ikatan logam yang kuat. Untuk mengatasi

ikatan tersebut, diperlukan energi dalam jumlah yang besar.

b. Ikatan Logam Berdasarkan Teori Resonansi

Pada tahun 1965 Pauling mengemukakan ikatan logam dengan menetapkan konsep

resonansi. Menurut teori ini ikatan logam merupakan ikatan kovalen dan sesuai dengan

struktur kristal logam yang dapat diamati pada eksperimen maka dapat diperkirakan

teradi resonansi. Dalam mengembangkan teorinya Pauling meninjau kristal logam Li.

Dari tafsiran analisis terhadap pola difraksi sinar-X oleh kristal logam Li dapat diketahui

bahwa setiap atom Li dikelilingi oleh 8 atom Li yang lain. Karena elekton valensi Li adalah

1, maka tidak mungkin 1 atom Li mengikat 8 atom Li lainnya. Bila atom Li menggunakan

elektron valensinya, maka resonansi pasangan ikatan Li-Li terjadi secara serempak di

dalam kisi kristalnya.

4

c. Teori Pita

Teori ini dikembangkan pada tahun 1970 mempergunakan teori orbital molekul. Ikatan

logam mudah dipahami dengan memberi teori orbital molekul ini. Misalnya pada logam

Li memiliki susunan elektron 1s2 2s1. Elektron 1s2 terdapat dalam orbital yang terarah

(localized) sedangkan elektron dalam 2s1 terdapat pada orbital tidak terarah

(delocalized). Elektron 2s inilah yang akan membentuk ikatan.

Bila dua atom Li mendekat, orbital atom 2s akan bergabung dengan orbital atom 2s dari

atom lain membentuk dua orbital molekul, yaitu orbital molekul bonding dan anti

bonding. Bila atom ketiga mendekat, terbentuk tiga orbital molekul, dan seterusnya. Jadi

jumlah molekul sama dengan jumlah atonya. Bila N atom litium bersatu, terbentuk N

orbital molekul dengan energi berbeda-berda yang membentuk pita energi, dengan

distribusi energi yang kontinyu.

2.2 Pengertian Ikatan Logam

Adalah ikatan yang terbentuk akibat adanya gaya tarik-menarik yang terjadi antara muatan

positif dari ion-ion logam dengan muatan negatif dari elektron-elektron yang bebas bergerak.

Atom-atom logam dapat diibaratkan seperti bola pingpong yang terjejal rapat 1 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.

Gambar Ikatan Logam

5

Pembentukan Ikatan Logam

Logam memiliki sedikit elektron valensi dan memiliki elektronegativitas yang rendah. Semua

jenis logam cenderung melepaskan elektron terluarnya sehingga membentuk ion-ion

positif/atom-atom positif/kation logam.

Kulit terluar unsur logam relatif longgar (terdapat banyak tempat kosong) sehingga elektron

terdelokalisasi, yaitu suatu keadaan dimana elektron valensi tidak tetap posisinya pada suatu

atom, tetapi senantiasa berpindah-pindah dari satu atom ke atom lainnya.

Elektron valensi logam bergerak dengan sangat cepat mengitari intinya dan berbaur dengan

elektron valensi yang lain dalam ikatan logam tersebut, sehingga menyerupai awan atau lautan

yang membungkus ion-ion positif di dalamnya. Elektron bebas dalam orbit ini bertindak sebagai

perekat atau lem. Kation logam yang berdekatan satu sama lain saling tarik-menarik dengan

adanya elektron bebas sebagai lemnya.

Ciri-ciri Ikatan Logam :

Atom-atom logam dapat diibaratkan seperti bola pingpong yang terjejal rapat 1 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.

6

Sifat-sifat Khas Logam:

Berupa Padatan pada Suhu Kamar

Atom-atom logam bergabung oleh ikatan logam yang sangat kuat membentuk struktur

kristal yang rapat. Hal ini menyebabkan atom-atom tidak memiliki kebebasan bergerak

seperti halnya pada zat cair (pengecualiannya adalah Hg).

Bersifat keras tetapi lentur/tidak mudah patah jika ditempa

Ikatan logam yang kuat dan struktur logam yang rapat menyebabkan logam bersifat

kuat, keras, dan rapat. Akan tetapi. Adanya elektron-elektron bebas menyebabkan

logam bersifat lentur/tidak mudah patah. Hal ini dikarenakan sewaktu logam dikenakan

gaya luar, maka elektron-elektron bebas akan berpindah mengikuti ion-ion positif yang

bergeser. Kemudian, berikatan lagi dengan atom yang berada di sampingnya. Oleh

karena itu, logam dapat ditempa, dibengkokkan, atau dibentuk sesuai keinginan.

Mempunyai titik leleh dan titik didih yang tinggi

Hal ini dikarenakan atom-atom logam terikat oleh ikatan logam yang kuat. Untuk

mengatasi ikatan tersebut, diperlukan energi dalam jumlah yang besar.

Menghantarkan listrik dengan baik

Di dalam ikatan logam terdapat elektron-elektron bebas yang dapat membawa muatan

listrik. Jika diberi suatu beda tegangan, maka elektron-elektron ini akan bergerak dari

kutub negatif menjadi kutub positif.

7

Menghantarkan panas dengan baik

Elektron-elektron yang bergerak bebas di dalam kristal logam memiliki energi kinetik.

Jika dipanaskan, elektron-elektron akan memperoleh energi kinetik yang cukup untuk

dapat bergerak/bervibrasi dengan cepat. Dalam pergerakannya, elektron-elektron

tersebut akan bertumbukkan dengan elektron-elektron lainnya. Hal ini menyebabkan

terjadinya transfer energi dari bagian bersuhu tinggi ke bagian bersuhu rendah.

Mempunyai permukaan yang mengkilap

Di dalam ikatan logam, terdapat elektron-elektron bebas. Sewaktu cahaya jatuh pada

permukaan logam, maka elektron-elektron bebas akan menyerap energi cahaya

tersebut. Elektron-elektron akan melepas kembali energi tersebut dalam bentuk radiasi

elektromagnetik dengan frekuensi yang sama dengan frekuensi cahaya awal. Oleh

karena frekuensinya sama, maka kita melihatnya sebagai pantulan cahaya yang datang.

Pantulan cahaya tersebut memberikan permukaan logam tampak mengkilap.

Memberikan efek fotolistrik dan efek termionik

Apabila elektron bebas pada ikatan logam memperoleh energi yang cukup dari luar,

maka elektron tersebut dapat lepas dari logam. Elektron tersebut dapat ditarik keluar

oleh suatu beda potensial positif. Jika energi yang diperoleh elektron bebas berasal dari

berkas cahaya, maka fenomena pelepasan elektron dari logam disebut efek fotolistrik.

Sedangkan jika energi tersebut berasal dari pemanasan, maka disebut efek termionik.

2.3 Contoh dan Klasifikasi Ikatan Logam

a. Ikatan Logam Natrium

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.

8

Natrium memiliki struktur elektronik 1s2 2s2 2p6 3s1. 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 lainya secara terus menerus hingga 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 menjadi terlepas dari atom induknya. Elektron tersebut disebut

terdelokalisasi. Logam terikat bersamaan melalui kekuatan daya tarik yang kuat antara inti

positif dengan elektron yang terdelokalisasi.

b. Ikatan Logam Magnesium

Ikatan logam magnesium lebih kuat dan titik leleh juga lebih tinggi. Magnesium memiliki

struktur elektronik terluar 3s2. Diantara elektro-elektronnya terjadi delokalisasi, karena itu

lautan yang ada memiliki kerapatan dua kali lipat daripada yang terdapat pada natrium. Sisa

ion juga memiliki muatan dua kali lipat dan tentunya akan terjadi dayatarik yang lebih

banyak antara ion dan lautan. 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.

Klasifikasi Ikatan Logam

Klasifikasi ikatan logam menurut golongannya adalah:

1. Ikatan Logam 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

9

elektron pada 4s. Lebih banyak elektron yang dapat terlibat, kecenderungan daya tarik akan

semakin lebih kuat. Contoh ikatan logam pada unsur transisi transisi adalah Ag, Fe, Cu dan

lain-lain.

2. Ikatan Logam Golongan Utama

Ikatan logam pada unsur golongan utama relatif lebih lemah dibandingkan dengan dengan

unsur golongan transisi. Contohnya kristal besi lebih kuat dibandingkan dengan kristal

logam magnesium.

Berdasarkan unsur penyusunnya dibagi menjadi 2 yaitu:

1. Ikatan logam antar unsur sejenis

Misalnya Ikatan antara unsur litium dengan unsur litium yang lainnya.

2. Ikatan logam antar unsur yang berbeda jenis (aloi)

Bahan-bahan logam yang bukan hanya dibuat dari satu jenis unsur logam tetapi telah

dicampur atau ditambah dengan unsur-unsur lain disebut aloi atau sering disebut lakur atau

paduan. Aloi terbentuk apabila leburan dua atau lebih macam logam dicampur atau leburan

suatu logam dicampur dengan unsur-unsur nonlogam yang campuran tersebut tidak saling

bereaksi serta masih menunjukan sifat sebagai logam setelah didinginkan.

Aloi dibagi menjadi dua macam yaitu aloi selitan dan aloi substitusi. Disebut aloi selitan bila

jari-jari atom unsur yang dipadukan sama atau lebih kecil dari jari-jari atom logam.

Sedangkan aloi substitusi terbentuk apabila jari-jari unsur yang dipadukan lebih besar dari

jari-jari atom logam.

2.4 Faktor yang Mempengaruhi Ikatan Logam

a. Titik Didih dan Titik Leleh

Logam-logam cenderung memiliki titik leleh dan titik didih yang tinggi karena kekuatan

ikatan logam. Kekuatan ikatan berbeda antara logam yang satu dengan logam yang lain.

Titik leleh dan titik didih logam berkaitan langsung dengan kekuatan ikatan logamnya. Titik

didih dan titik leleh logam makin tinggi bila ikatan logam yang dimiliki makin kuat.

Contohnya pada logam alkali semakin ke bawah titik didih semakin rendah sehingga ikatan

logamnya akan semakin lemah.

Logam Titik lebur (C) Titik didih (C)Li 180 1330

Na 97,8 892K 63,7 774

Rb 38,9 688Cs 29,7 690

10

Titik didih dan titik leleh berhubungan dengan sifat periodik unsur yaitu sifat jari-jari

atomnya. Semakin besar jari-jari atomnya maka semakin kecil titik didih dan titik lelehnya

sehingga mengakibatkan ikatan lebih lemah.

b. Jari-jari Atom

Dalam sistem periodik unsur, pada satu golongan dari atas kebawah, ukuran kation logam

dan jari-jari atom logam makin besar. Hal ini menyebabkan jarak antara pusat kation-kation

logam dengan awan elektronnya semakin jauh, sehingga gaya tarik elektrostatik antara

kation-kation logam dengan awan elektronnya semakin lemah.

Logam Jari-jari Atom Logam (pm)

Kation Logam

Jari-jari Kation Logam (pm)

Li 157 Li+ 106Na 191 Na+ 132K 235 K+ 165

Rb 250 Rb+ 175Cs 272 Cs+ 188

c. Jumlah Elektron Valensi (Elektron yang Terdelokalisasi)

Logam-logam golongan I seperti natrium dan kalium memiliki ikatan logam yang relatif

rendah karena tiap atomnya hanya memiliki satu elektron untuk dikontribusikan pada

ikatan. Sedangkan pada logam golongan II seperti magnesium memiliki dua elektron untuk

dikontribusikan pada ikatan sehingga logam golongan II memiliki ikatan yang relatif lebih

kuat dibanding logam golongan I.

d. Bilangan koordinasi

Logam natrium dikelilingi oleh delapan logam natrium yang lainnya, sedangkan logam

magnesium dikelilingi oleh dua belas logam magnesium lainnya. Hal ini menyebabkan

ikatan logam pada magnesium lebih besar dibandingkan dengan ikatan logam pada

natrium.

11

BAB III

PENUTUP

3.1 Kesimpulan

Ikatan logam adalah ikatan yang terjadi akibat adanya gaya tarik-menarik yang terjadi antara

muatan positif dari ion-ion logam dengan muatan negatif dari elektron-elektron yang bebas

bergerak yang dihasilkan oleh elektron valensi masing-masing logam.

Sifat-sifat dari logam (dapat ditempa, menghantarkan arus listrik, mengkilap, dan titik didih

yang tinggi) dapat dijelaskan dengan teori awan elektron, teori resonansi, dan teori pita. Faktor-

faktor yang mempengaruhi kuatnya ikatan logam adalah:

1. Titik didih dan titik leleh

2. Jari-jari atom

3. Bilangan koordinasi

4. Jumlah elektron valensi yang terdelokalisasi

12

REFERENSI

http://hildajunandaharahap.wordpress.com/2012/05/31/ikatan-logam-10/

http://rahmaddhany040608.blogspot.com/2011/07/ikatan-logam.html

http://lifestyle.kompasiana.com/catatan/2012/06/21/ikatan-logam/

http://kimia-asyik.blogspot.com/2009/09/ikatan-logam.html

http://rahmikimia.wordpress.com/kimia-kelas-x/3-ikatan-kimia-2/c-ikatan-logam/

13