Ikatan Logam

Pertemuan 5

Johnson Naat

I love chemistry
Ada 3 model atau teori tentang
ikatan logam
• Teori elektron bebas
• Teori ikatan valensi
• Teori orbital molekul
 Teori elektron bebas
• Teori elektron bebas (Electron free theory) 
lautan elektron=model awan elektron.
• Logam dianggap terdiri dari ion-ion logam yang
merupakan bola-bola keras yang disusun secara
teratur & berulang
• Disekitar ion-ion logam terdapat awan elektron,
awan elektron terbentuk dari elektron valensi
dari atom-atom yang ada.
• Susunan atom-atom dalam kristal memungkinkan
terjadinya tumpang tindih orbital valensi dari atom-
atom logam
• Contohnya:
Logam magnesium:
Mg dapat di anggap terdiri dari ion-ion Mg 2+
tersusun secara teratur dan berulang, sedangkan
awan elektronnya yang dapat bergerak bebas
disekitar ion-ion Mg2+ terbentuk 2 elektron valensi
atom-atom Mg
• Keadaan 2 dimensi Ion-ion Mg2+
membentuk bilangan koordinasi 6,
sedangkan 3 dimensi koordinasi 12
• Elektron di gambarkan acak untuk
menunjukkan sifat elektron yang bergerak
• Awan atau lautan elektron yang mobil
berfungsi sebagai buffer antara ion-ion
logam agar meminimalkan tolak menolak
antara ion-ion logam
• Ikatan logam adalah gaya tarik antara kation-kation
logam dengan awan elektron yang bermuatan
negatif yang terbentuk dari ev dari atom-atom
tersebut.
• Artinya logam yang memiliki ev lebih banyak akan
menghasilkan kation muatan positif yang lebih
banyak/lebih rapat
• Shg logam yg tersusun atas atom-atom logam dgn jlh ev
lebih banyak akan memiliki ikatan logam yg lebih kuat.
• Kekuatan ikatan logam tercermin pada titik lebur dan titik
didih logam yang bersangkutan
 Teori Ikatan Valensi
• Teori Ikatan valensi melibatkan pemakaian bersama
pasangan e oleh dua atom.
• Apabila 2 atom Li membentuk molekul Li2 dalam fase gas
terjadi pemakaian bersama pasangan e seperti:

• Pada molekul Li2 pasangan e tersebut adalah terlokalisasi

antara 2 atom Li membentuk ikatan kovalen. OI Li2 =1
• Kristal logam Litium membentuk susunan bcc  dimana
setiap atom Litium dikelilingi oleh 8 atom litium dengan jarak
yang sama.
 Kilau Logam
• Logam yang berkilau karena sinar tampak yang
mengenainya dipantulkan oleh electron-electron
bebas yang ada pada logam
• Elektron itu berasal dari: awan electron, electron
terlokalisasi (TIV) dan electron pada pita tidak
penuh (teori pita energi)
• Logam tembaga dan emas memilki kilau
kenuningan sedangkan perak putih.
• Perbedaan kilau tersebut dapat dijelaskan dari
konfigurasi dan sifat berikut:
Kilau Logam
Kilau Logam
Kilau Logam
 Kilau Logam
• Dari ketiga logam, Perak mempunyai energi transisi
lebih besar dari Cu dan Au.
• Hal ini menyebabkan probabilitas (probability of
transition) Ag<Cu<Au
• Probabilitas yang kecil dari logam perak
menyebabkan semua sinar tampak yang dikenainya
di pantulkan sehingga menghasilkan kilauan putih.
 Kilau Logam
• Logam yang memiliki kilau putih seperti perak dapat
digunakan sebagai cermin karna dapat memantulkan
cahaya ke segala arah.
• Pada logam tembaga dan emas, transisi yang terjadi
diadsorpsi warna merah dan biru dari spektrum sinar
tampak yang mengenai permukaan logam  warna
kekuningan
      
warna yang teramati Warna yang diserap Panjang gelombang

     
Green Red 700 nm
     
Blue-green Orange-red 600 nm
     
Violet Yellow 550 nm
     
Red-violet Yellow-green 530 nm
     
Red Green 500 nm
     
Orange Blue 450 nm
     
Yellow Violet 400 nm
Titik Lebur dan titik didih logam
• Semakin kuat ikatan logam, semakin besar
energi yang diperlukan untuk meleburkan dan
mendidihkan logam
• Contoh kekuatan ikatan logam Na<Mg<Al,
sehingga:
Logam Titik lebur (oC) Titik didih (oC)
Na 97,8 892
Mg 651 1107
Al 660 2467
• Dalam 1 golongan, bertambahnya ukuran kation
logam jarak antara pusat kation-kation logam
dengan awan elektron semakin jauh gaya tarik
elektrostatik antara kation-kation logam dengan
awan elektron semakin lemah.
Tabel titik lebur dan titik didih logam-logam alkali
Logam Jari-jari Kation Jari-jari Titik Titik
logam logam kation lebur didih
(pm) (pm) (oc) (oC)
Li 157 Li+ 106 180 1330
Na 191 Na+ 132 97,8 892
K 235 K+ 165 63,7 774
Rb 250 Rb+ 175 38,9 688
Cs 272 Cs+ 188 29,7 690
 Daya Hantar Listrik Logam
• Berdasarkan model awan elektron: Logam di anggap
terdiri atas ion-ion logam yang merupakan bola-bola
keras yang tersusun secara teratur dan berulang dimana
di sekitar ion-ion logam terdapat awan elektron yang
terbentuk dari ev. Awan e bersifat mobil  logam diberi
beda potensial akan terjadi hantaran listrik
• Berdasarkan Teori ikatan valensi: ev dari atom-atom
logam terdelokalisasi pada semua atom-atom dalam
kristal logam. e yang terdelokalisasi bersifat mobil , shg
jika di beri beda potensialhantaran listrik
 Lanjutan...
• Berdasarkan teori orbital molekul: elektron
yang terdapat pita energi yang belum terisi
penuh. Elektron-elektron yang terdapat pada
pita belum terisi penuh tersebut dianggap dapat
bergerak bebas jika diberi beda
potensialhantaran listrik
Daya hantar listrik dipengaruhi oleh 2 faktor: Energi
Ionisasi dan jari-jari atom logam.
Energi Ionisasi kemudahan ev untuk membentuk lautan e
atau awan e. Semakin besar EI maka semakin sulit awan e
dibentuk sehingga daya hantar listrik rendah.
Ukuran atom berkaitan dengan kecepatan e utk membawa
elektron2 yg bermuatan negatif dari satu bagian ke bagian
lain. Semakin besar ukuran atom logam>> ukuran
kationsemakin lambat elektron-elektron dalam awan
elektron pindah dari satu bagian ke bagian lain daya
hantar listrik semakin rendah
Tabel daya hantar listrik dari logam alkali
Logam Jari-jari EI (kJ/mol) Daya Hantar
logam (pm) EI1 EI2 Listrik (Ω-1 cm-
1
)

Alkali
Li 157 1312 1,2x105
Na 191 495,8 2,4x105
K 235 418,9 1,6x105
Rb 250 403,0 8x104
Cs 272 375,7 15,3x104
Alkali tanah
Be 112 889,5 1757,1 Kecil
Mg 160 737,7 1450,7 2,2x105
Ca 197 589,5 1145,4 2,6x105
 Daya Hantar Panas Logam
• Berdasarkan model awan elektron: Apabila salah
satu bagian dari logam dipanaskan maka awan
elektron di tempat tersebut mendapat tambahan
energi termal, karna e mobil maka energi termal
tersebut dapat di transmisikan ke bagian lain sehingga
menjadi panas.
• Berdasarkan Teori ikatan valensi: elektron valensi
yang mendapat energi termal akan semakin mudah
didelokalisasikan ke atom-atom lain pada logam yang
memiliki temperatur rendah menjadi panas
 Daya Hantar Panas Logam lanjutan ...

• Berdasarkan teori pita energi: Apabila salah satu

bagian dari logam dipanaskan maka elektron2 pada
pita konduksi akan mendapatkan tambahan energi
termal, karna e pada pita konduksi bergerak bebas
dapat di transmisikan ke bagian lain sehingga menjadi
panas.
 Mengapa Raksa berupa cairan pada Temperatur ruang?

• Belum sepenuhnya dipahami tapi salah satu alasan yang

mungkin dapat dijelaskan berdasarkan teori relativitas
Einsten.
• Teori relativitas: massa suatu partikel adalah bertambah
besar dengan semakin bertambahnya kecepatan gerak
partikel tersebut.
• Massa pertikel dalam keadaan bergerak disebut massa
relatif dan massa dalam keadaan diam disebut massa
diam.
Mengapa Raksa berupa cairan pada Temperatur ruang?
 Mengapa Raksa berupa cairan pada Temperatur ruang?

• Kecepatan relatif e pada orbit 1s dinyatakan dengan pers:

• Vrel: Z.c/137 (Z nomor atom unsur), utk raksa (Z=80)mrell1,23
massa diamnya, mrell=1,23x mdiam.
• Bertambahnya muatan inti  jari2 orbit e pada orbital 1 s
menyusut menjadi 0,77 kali jari-jari orbit e pada 1s atom
Hidrogen.
• Karena semua orbital dalam satu atom sifatnya harus ortogonal
satu thp yang lain, maka penyusutan jari-jari orbit e pada orbitasl
1s atom Hg akan diikuti dengan penyusutan jari-jari orbit
elektron2 pada orbital lainnya.
 Mengapa Raksa berupa cairan pada Temperatur ruang?

• Pada keadaan dasar Hg memiliki konfigurasi e Hg: [Xe] 4f14 5d10 6s2.
• Akibat efek relatifitas maka dua elektron pada orbital 6s antara raksa
akan tertarik kuat ke inti atomnya dan tidak dapat memberikan
kontribusi yang besar terhadap pembentukan ikatan logam antara
atom-atom raksa. Dengan kata lain 2 elektron pada orbital 6s sulit
membentuk awan elektron.
• Karena awan elektron sulit terbentuk maka daya hantar listrik logam
raksa yang berharga kecil di bandingkan dengan logam tetangganya.
• Atom-atom Hg dalam logam raksa dapat dianggap bersifat nonpolar.
Atom-atom tersebut dapat dianggap berinteraksi satu dengan yang lain
melalui gaya London. Gaya London lemah shg logam raksa memiliki
titik lebur yang rendah dan pada temperatur kamar berupa cairan
 Tugas
1. Jelaskan mengapat logam berkilau?, dan mengapa Cu
dan Au berkilau kekuningan dan Ag berkilau putih?
2. Mengapa raksa berupa cairan pada temperatur ruang?
3. Mengapa logam memiliki daya hantar panas?
(Jelaskan dengan model awan elektron)!
4. Jelaskan prinsip terjadinya hantaran listrik pada logam
5. Jelaskan perbedaan kekuatan ikatan logam pada
logam natrium dan logam magnesium