Pengertian Ikatan Kovalen Kimia

       Ikatan kovalen adalah ikatan yang terjadi akibat pemakaian pasangan elektron secara bersama-sama oleh dua atom (James E. Brady, 1990). Ikatan kovalen terbentuk di antara dua atom yang sama-sama ingin menangkap elektron (sesama atom bukan logam).

Cara atom-atom saling mengikat dalam suatu molekul dinyatakan oleh rumus

bangun atau rumus struktur. Rumus struktur diperoleh dari rumus Lewis dengan mengganti setiap pasangan elektron ikatan dengan sepotong garis. Misalnya, rumus bangun H2 adalah H – H.

Contoh:

A. Ikatan antara atom H dan atom Cl dalam HCl

Konfigurasi elektron H dan Cl adalah:

H : 1 (memerlukan 1 elektron)

Cl : 2, 8, 7 (memerlukan 1 elektron)

Masing-masing atom H dan Cl memerlukan 1 elektron, jadi 1 atom H akan

berpasangan dengan 1 atom Cl.

Lambang Lewis ikatan H dengan Cl dalam HCl

B . Ikatan antara atom H dan atom O dalam H2O

Konfigurasi elektron H dan O adalah:

H : 1 (memerlukan 1 elektron)

O : 2, 6 (memerlukan 2 elektron)

Atom O harus memasangkan 2 elektron, sedangkan atom H hanya memasangkan 1 elektron. Oleh karena itu, 1 atom O berikatan dengan 2 atom H. Lambang Lewis ikatan antara H dengan O dalam H2O.

     Dua atom dapat membentuk ikatan dengan sepasang, dua pasang, atau tiga

pasang elektron bergantung pada jenis unsur yang berikatan. Ikatan kovalen

yang hanya melibatkan sepasang elektron disebut ikatan tunggal (dilambangkan dengan satu garis), sedangkan ikatan kovalen yang melibatkan lebih dari sepasang elektron disebut ikatan rangkap. Ikatan yang melibatkan dua pasang elektron disebut ikatan rangkap dua (dilambangkan dengan dua garis), sedangkan ikatan yang melibatkan tiga pasang elektron disebut ikatan rangkap tiga (dilambangkan dengan tiga garis).

C. Ikatan rangkap dua dalam molekul oksigen (O2)

Oksigen (Z =  mempunyai 6 elektron valensi, sehingga untuk mencapai konfigurasi oktet harus memasangkan 2 elektron. Pembentukan ikatannya dapat digambarkan sebagai berikut.

Lambang Lewis ikatan O2

D. Ikatan rangkap tiga dalam molekul N2

Nitrogen mempunyai 5 elektron valensi, jadi harus memasangkan 3 elektron

untuk mencapai konfigurasi oktet. Pembentukan ikatannya dapat digambarkan sebagai berikut.

Lambang Lewis ikatan N2

Pasangan elektron yang dipakai bersama-sama disebut pasangan elektron ikatan (PEI), sedangkan yang tidak dipakai bersama-sama dalam ikatan disebut pasangan elektron bebas (PEB). Misalnya:

• Molekul H2O mengandung 2 PEI dan 2 PEB

• Molekul NH3 mengandung 3 PEI dan 1 PEB

• Molekul CH4 mengandung 4 PEI dan tidak ada PEB

Sumber : http://www.chem-is-try.org

Cara Menyetarakan Reaksi Kimia

Langkah-Langkah Penulisan Persamaan Reaksi Kimia

No.	Langkah-Langkah	Hasil
1	Tentukan rumus kimia dari pereaksi dan hasil reaksi	pereaksi = Cl2; KBr hasil reaksi = KCl; Br2
2	Tuliskan persamaan reaksinya	Cl2 + KBr → KCl + Br2
3	Hitung jumlah atom setiap unsur	atom Cl = 2
		atom K = 1	sebelah kiri (pereaksi)
		atom Br = 1
		atom Cl = 1
		atom K = 1	sebelah kanan (hasil reaksi)
		atom Br = 2
4	Setarakan jumlah atom setiap unsur pereaksi (kiri) dan hasil reaksi (kanan).	Jumlah atom Cl disetarakan terlebih dahulu dengan menulis 2 di depan KCl : Cl2 + KBr → 2 KCl + Br2 Jumlah atom Br selanjutnya disetarakan dengan menulis 2 di depan KBr : Cl2 + 2 KBr → 2 KCl + Br2
5	Tuliskan tanda keadaaan fisik dari setiap senyawa.	Cl2(g) + 2 KBr(aq) → 2 KCl(aq) + Br2(l)

Contoh Soal 1 :

Setarakan persamaan reaksi berikut.

NaOH(aq) + HCl(aq) → NaCl(aq) + H₂O(l)

Kunci Jawaban :

Persamaan reaksi ini sudah setara sehingga koefisiennya tidak berubah.

Contoh Soal 2 :

Setarakan persamaan reaksi berikut.

C₃H₈(g) + O₂(g) → CO₂(g) + H₂O(l)

Kunci Jawaban :

Atom C dan atom H harus disetarakan terlebih dahulu, kemudian setarakan atom O.

Jumlah atom di kiri:	Jumlah atom di kanan:
C = 3	C = 1
H = 8	H = 2
O = 2	O = 3

Jumlah atom C di kanan dikalikan 3 sehingga menjadi 3 CO₂

Jumlah atom H di kanan dikalikan 4 sehingga menjadi 4 H₂O

Jumlah atom O di kanan menjadi 10 sehingga jumlah atom O di kiri harus dikalikan 5 menjadi 5 O₂ sehingga jumlah atom O menjadi 10.

Jadi, persamaan reaksinya yaitu:

C₃H₈(g) + 5O₂(g) → 3CO₂(g) + 4H₂O(g)

Contoh Soal 3 :

Setarakan persamaan reaksi berikut.

CaCO₃ + HCl → CaCl₂ + CO₂ + H₂O

Kemudian, beri tanda (simbol) sesuai keadaan fisiknya.

Kunci Jawaban :

Jumlah atom di kiri:	Jumlah atom di kanan:
Ca = 1	Ca = 1
C = 1	C = 1
O = 3	O = 3
H = 1	H = 2
Cl = 1	Cl = 2

Jumlah atom H dan Cl di kiri dikalikan 2 sehingga menjadi 2 HCl.

Sehingga persamaan reaksinya menjadi

CaCO₃ + 2HCl → CaCl₂ + CO₂ + H₂O

CaCO₃ = padatan (s)

HCl = larutan (aq)

CaCl₂ = larutan (aq)

CO₂ = gas (g)

H₂O = cairan (l)

Jadi, persamaan reaksi yang menggunakan simbol fisik adalah :

CaCO₃(s) + 2HCl(aq) → CaCl₂(aq) + CO₂(g) + H₂O(l)

Contoh Soal 4 : [1]

Tentukanlah koefisien reaksi dari asam nitrat dan hidrogen sulfida menghasilkan nitrogen oksida, sulfur, dan air. Persamaan reaksinya dapat ditulis:

HNO₃(aq) + H₂S(g) → NO(g) + S(s) + H₂O(l)

Kunci Jawaban :

Cara yang termudah untuk menentukan koefisien reaksinya adalah dengan memisalkan koefisiennya masing-masing a, b, c, d dan e sehingga:

a HNO₃ + b H₂S → c NO + d S + e H₂O

Berdasarkan reaksi di atas:

atom N : a = c (sebelum dan sesudah reaksi)

atom O : 3a = c + e ↔ 3a = a + e ↔ e = 2a

atom H : a + 2b = 2e = 2(2a) = 4a ↔ 2b = 3a ↔ b = 3/2 a

atom S : b = d = 3/2 a

Maka agar terselesaikan diambil sembarang harga misalnya a = 2 berarti: b = d = 3, dan e = 4 sehingga persamaan reaksinya:

2 HNO₃ + 3 H₂S → 2 NO + 3 S + 4 H₂O

Persamaan reaksi di atas dapat dibaca: dua senyawa asam nitrat dan tiga senyawa hidrogen sulfida akan menghasilkan dua senyawa nitrogen oksida, tiga atom sulfur, dan empat molekul air.

Contoh Soal 5 : [1]

Serbuk besi direaksikan dengan larutan asam klorida menghasilkan larutan besi(II) klorida dan gas hidrogen.

Kunci Jawaban :

Reaksi yang berlangsung dapat ditulis:

Fe(s) + HCl(aq) → FeCl₂(aq) + H₂(g)

Dari reaksi di atas dapat dilihat bahwa jumlah H dan Cl belum setara. Oleh karena itu, karena jumlah H dan Cl di sebelah kanan = 2 maka di sebelah kiri harus dikalikan 2 sehingga persamaan reaksinya menjadi:

Fe(s) + 2HCl(aq) → FeCl₂(aq) + H₂(g)

Contoh Soal 6 : [2]

Tuliskan dan setarakan persamaan reaksi antara logam aluminium yang bereaksi dengan larutan asam sulfat membentuk larutan aluminium sulfat dan gas hidrogen!

Kunci Jawaban :

Langkah 1 : Menuliskan persamaan reaksi.

Al(s) + H₂SO₄(aq) → Al₂(SO₄)₃(aq) + H₂(g) (belum setara)

Al(s) + H2SO4(aq)	→	Al2(SO4)3(aq) + H2(g) (belum setara)
↓		↓
Jumlah atom di ruas kiri:		Jumlah atom di ruas kanan:
Al = 1		Al = 2
H = 2		H = 2
S = 1		S = 3
O = 4		O = 12

Langkah 2 : Meletakkan koefisien 2 di depan Al, sehingga jumlah atom Al di ruas kiri menjadi 1 × 2 = 2 buah Al (setara dengan jumlah Al di ruas kanan).

Langkah 3 : Meletakkan koefisien 3 di depan H₂SO₄, sehingga di ruas kiri jumlah atom H menjadi 6, atom S menjadi 3, dan jumlah atom O menjadi 12.

Langkah 4 : Jumlah atom S dan O ruas kiri sudah sama dengan ruas kanan, sedangkan atom H ruas kanan belum setara dengan ruas kiri.

Langkah 5 : Meletakkan koefisien 3 di depan H₂, sehingga jumlah atom H ruas kanan menjadi 6, setara dengan ruas kiri.

Persamaan reaksi menjadi setara: 

2 Al(s) + 3 H₂SO₄(aq) → Al₂(SO₄)₃(aq) + 3 H₂(g) (belum setara)

Karena Al₂(SO₄)₃ tidak ditambah koefisien, berarti koefisien Al₂(SO₄)₃ = 1.

Aturan Penyetaraan Persamaan Reaksi [2]

Banyak reaksi dapat disetarakan dengan jalan mencoba/menebak, akan tetapi sebagai permulaan dapat mengikuti langkah berikut.

1. Pilihlah satu rumus kimia yang paling rumit, tetapkan koefisiennya sama dengan 1.
2. Zat-zat yang lain tetapkan koefisien sementara dengan huruf.
3. Setarakan dahulu unsur yang terkait langsung dengan zat yang tadi diberi koefisien 1.
4. Setarakan unsur lainnya. Biasanya akan membantu jika atom O disetarakan paling akhir.

Perhatikan beberapa contoh berikut.

Contoh Soal 7 : [2]

Tuliskan dan setarakan persamaan reaksi antara gas metana (CH4) dengan gas oksigen membentuk gas karbon dioksida dan uap air.

Kunci Jawaban :

Langkah 1 : Menuliskan rumus kimia dan persamaan reaksi:

CH₄(g) + O₂(g) → CO₂(g) + H₂O(l)

Langkah 2 : Penyetaraan:

a. Tetapkan koefisien CH4 = 1, sedangkan koefisien zat-zat lainnya dimisalkan dengan huruf.

1 CH₄(g) + a O₂(g) → b CO₂(g) + c H₂O(l)

b. Setarakan jumlah atom C dan H.

Jumlah Atom di Ruas Kiri	Jumlah Atom di Ruas Kanan	Σ Ruas Kiri = Σ Ruas Kanan
C = 1	C = b	b = 1
H = 4	H = 2c	2c = 4 maka c = 2

c. Kita masukkan koefisien b dan c sehingga persamaan reaksi menjadi:

1 CH₄(g) + a O₂(g) → 1 CO₂(g) + 2 H₂O(l)

d. Kita setarakan jumlah atom O.

Jumlah Atom di Ruas Kiri	Jumlah Atom di Ruas Kanan	Σ Ruas Kiri = Σ Ruas Kanan
O = 2a	O = 2 + 2 = 4	2a = 4 maka a = 2

e. Persamaan reaksi setara selengkapnya adalah:

1 CH₄(g) + 2 O₂(g) → 1 CO₂(g) + 2 H₂O(l)

Untuk selanjutnya koefisien 1 tidak perlu ditulis sehingga persamaan reaksi menjadi:

CH₄(g) + 2 O₂(g) → CO₂(g) + 2 H₂O(l) (setara)

Contoh Soal 8 : [2]

Tuliskan dan setarakan persamaan reaksi antara logam aluminium dengan larutan asam klorida membentuk larutan aluminium klorida dan gas hidrogen.

Kunci Jawaban :

Langkah 1 : Menuliskan rumus kimia dan persamaan reaksi:

Al(s) + HCl(aq) → AlCl₃(aq) + H₂(g)

Langkah 2 : Penyetaraan:

a. Kita tetapkan koefisien AlCl3 = 1, sedangkan koefisien zat-zat yang lain dimisalkan dengan huruf.

a Al(s) + b HCl(aq) → 1 AlCl₃(aq) + c H₂(g)

b. Setarakan jumlah Al dan Cl.

Jumlah Atom di Ruas Kiri	Jumlah Atom di Ruas Kanan	Σ Ruas Kiri = Σ Ruas Kanan
A1 = a	A1 = 1	a = 1
Cl = b	C1 = 3	b = 3

Kita masukkan a dan b pada persamaan reaksi, sehingga persamaan reaksi menjadi:

1 Al(s) + 3 HCl(aq) → 1 AlCl₃(aq) + c H₂(g)

c. Setarakan jumlah atom H.

Jumlah Atom di Ruas Kiri	Jumlah Atom di Ruas Kanan	Σ Ruas Kiri = Σ Ruas Kanan
H = 3	H = 2c	2c = 3, maka c = 1,5

Kita masukkan koefisien c, sehingga persamaan reaksi menjadi:

1 Al(s) + 3 HCl(aq) → 1 AlCl₃(aq) + 1,5 H₂(g)

Karena koefisien tidak boleh pecahan, untuk membulatkan pecahan, maka semua koefisien dikalikan dua, sehingga persamaan reaksi menjadi:

2 Al(s) + 6 HCl(aq) → 2 AlCl₃(aq) + 3 H₂(g)

Contoh Soal 9 : [2]

Tuliskan dan setarakan persamaan reaksi antara besi(III) oksida dengan larutan asam sulfat membentuk larutan besi(III) sulfat dan air.

Kunci Jawaban :

Langkah 1 : Menuliskan rumus kimia dan persamaan reaksi:

Fe₂O₃(s) + H₂SO₄(aq) → Fe₂(SO₄)₃(aq) + H₂O(l)

Langkah 2 : Penyetaraan:

a. Tetapkan koefisien Fe₂(SO₄)₃ = 1, sedangkan koefisien zat lainnya dimisalkan dengan huruf.

a Fe₂O₃(s) + b H₂SO₄(aq) → 1 Fe₂(SO₄)₃(aq) + c H₂O(l)

b. Setarakan jumlah atom Fe dan S (O terakhir).

Jumlah Atom di Ruas Kiri	Jumlah Atom di Ruas Kanan	Σ Ruas Kiri = Σ Ruas Kanan
Fe = 2a	Fe = 2	2a = 2, maka a = 1
S = b	S = 3	b = 3

Kita masukkan a dan b sehingga persamaan reaksi menjadi:

1 Fe₂O₃(s) + 3 H₂SO₄(aq) → 1 Fe₂(SO₄)₃(aq) + c H₂O(l)

c. Setarakan jumlah atom H.

Jumlah Atom di Ruas Kiri	Jumlah Atom di Ruas Kanan	Σ Ruas Kiri = Σ Ruas Kanan
H = 3 × 2 = 6	H = 2c	2c = 6, maka c = 3

Persamaan reaksi menjadi:

1 Fe₂O₃(s) + 3 H₂SO₄(aq) → 1 Fe₂(SO₄)₃(aq) + 3 H₂O(l)

Karena semua senyawa sudah mempunyai koefisien, maka jumlah atom O sudah setara.

Jumlah Atom O di Ruas Kiri	Jumlah Atom O di Ruas Kanan
3 + (3 × 4) = 15	(4 × 3) + 3 = 15

Contoh Soal 9 : [2]

Tuliskan dan setarakan persamaan reaksi antara logam tembaga dengan larutan asam nitrat encer membentuk larutan tembaga(II) nitrat, gas nitrogen oksida, dan air.

Kunci Jawaban :

Langkah 1 : Menuliskan rumus kimia dan persamaan reaksi:

Cu(s) + HNO₃(aq) → Cu(NO₃)₂(aq) + NO(g) + H₂O(l)

Langkah 2 : Penyetaraan:

a. Tetapkan koefisien Cu(NO₃)₂ = 1, sedangkan koefisien zat yang lain dimisalkan dengan huruf.

a Cu(s) + b HNO₃(aq) → 1 Cu(NO₃)₂(aq) + c NO(g) + d H₂O(l)

b. Setarakan atom Cu, N, H, dan O.

Jumlah Atom di Ruas Kiri	Jumlah Atom di Ruas Kanan	Σ Ruas Kiri = Σ ruas Kanan
Cu = a	Cu = 1	a = 1
N =b	N = 2 + c	b = 2 + c	(1)
H =b	H = 2d	b =2d	(2)
O =3b	O = 6 + c + d	3b = 6 + c + d	(3)

Substitusi persamaan (2) dalam (3):

3b = 6 + c + d

3(2d) = 6 + c + d

6d = 6 + c + d

c = 6d – d – 6

c = 5d – 6 ................................. (4)

Masukkan dalam persamaan (1):

b = 2 + c

b = 2 + 5d – 6

b = 5d – 4 ................................. (5)

Persamaan (2) = (5):

b = 2d

5d – 4 = 2d

3d = 4

d = 4/3

Substitusikan d = 4/3 dalam persamaan (2):

b = 2d = 2 × 4/3 = 8/3

Substitusikan b = 8/3 dalam persamaan (1):

b = 2 + c

c = b – 2 = 8/3 -2 = 8/3 - 6/3 = 2/3

Kita masukkan koefisen sementara dalam bentuk pecahan pada persamaan reaksi:

1 Cu(s) + 8/3 HNO₃(aq) → 1 Cu(NO₃)₂(aq) + 2/3 NO(g) + 4/3 H₂O(l)

Untuk membulatkan, semua koefisien dikalikan tiga sehingga persamaan reaksi menjadi:

3 Cu(s) + 8 HNO₃(aq) → 3 Cu(NO₃)₂(aq) + 2 NO(g) + 4 H₂O(l)

Kita cek jumlah atom di ruas kiri dan ruas kanan.

Jumlah Atom di Ruas Kiri	Jumlah Atom di Ruas Kanan
Cu = 3	Cu = 3
H= 8	H = 4 × 2 = 8
N = 8	N = (3 × 2) + 2 = 8
O = 8 × 3 = 24	O = (3 × 2 × 3) + 2 + 4 = 24

Berarti persamaan reaksi tersebut sudah setara.

Contoh Soal 10 : [3]

Natrium hidroksida direaksikan dengan asam klorida menghasilkan natrium klorida dan air. Maka persamaan reaksinya adalah :

Kunci Jawaban :

natrium hidroksida + asam klorida → natrium klorida + air

NaOH(aq) + HCl(aq) → NaCl(aq) + H₂O(aq)

NaOH dan HCl disebut pereaksi/reaktan

NaCl dan H₂O disebut hasil reaksi

Dalam persamaan reaksi berlaku jumlah atom sebelum dan sesudah reaksi adalah sama. Pada reaksi tersebut:

Atom Na di kiri 1 dan di kanan 1

Atom O di kiri 1 dan di kanan 1

Atom H di kiri 2 dan di kanan 2

Atom Cl di kiri 1 dan di kanan 1

Jumlah atom di kiri 5 atom sedang di kanan juga 5 atom, maka persamaan tersebut telah setara. Jika terjadi jumlah atom sebelum dan sesudah reaksi tidak sama, maka persamaan reaksi tersebut belum setara.

Contoh Soal 11 : [3]

Setarakan persamaan kimia H₂(g) + O₂(g) → H₂O(l)

Langkah 1 : jumlah atom H di kiri = 2, di kanan = 2 (sudah sama)

jumlah atom O di kiri = 2, di kanan = 1 (belum sama) maka

Langkah 2 : atom O di sebelah kiri dikali 1/2

2 x 1/2 = 1 (sama dengan jumlah O di kanan)

Langkah 3 : H₂(g) + ½ O₂(g) → H₂O(l)

Langkah 4 : semua koefisien dikalikan 2

2 H₂(g) + O₂(g) → 2 H₂O(l)

Langkah 5 : jumlah atom H di kiri = 4, di kanan = 4 (sudah sama)

jumlah atom O di kiri = 2, di kanan = 2 (sudah sama)

Jadi, reaksi setara: 2 H₂(g) + O₂(g) → 2 H₂O(l)

Contoh Soal 12 : [3]

Setarakan persamaan kimia Mg(OH)₂(aq) + HCl(aq) → MgCl₂(aq) + H₂O(l)

Langkah 1 : jumlah atom Mg di kiri = 1, di kanan = 1 (sudah sama)

jumlah atom O di kiri = 2, di kanan = 1 (belum sama)

jumlah atom H di kiri = 2 + 1 = 3, di kanan = 2 (belum sama)

jumlah atom Cl di kiri = 1, di kanan = 2 (belum sama)

Langkah 2 : atom Cl dalam HCl dikalikan 2

Mg(OH)₂(aq) + 2 HCl(aq) → MgCl₂(aq) + H₂O(l) 

Langkah 3 : atom O dalam H₂O dikalikan 2

Mg(OH)₂(aq) + 2 HCl(aq) → MgCl₂(aq) + 2 H₂O(l)

Langkah 4 : Jumlah atom Mg di kiri = 1, di kanan = 1 (sudah sama)
Jumlah atom O di kiri = 2, di kanan = 2 (sudah sama)
Jumlah atom H di kiri = 2 + 2 = 4, di kanan = 4 (sudah sama)
Jumlah atom Cl di kiri = 2, di kanan = 2 (sudah sama)

Jadi, reaksi setara: Mg(OH)₂(aq) + 2 HCl(aq) → MgCl₂(aq) + 2 H₂O(l)