Energi ikatan memiliki pengertian sebagai jumlah energi yang dibutuhkan atau yang terjadi untuk dapat memutuskan atau menghubungkan suatu ikatan kimia dalam suatu senyawa atau molekul tertentu. Energi ikatan sangat diperlukan dan sangat penting untuk diketahui karena pada dasarnya dalam reaksi kimia terjadi proses pembentukan dan pemutusan ikatan. Pemutusan ikatan dalam wujud gas sehingga atom atomnya akan terpisah.
Jenis tiap ikatan kimia dalam molekul pada tiap atom yang berikatan memiliki kekuatan yang berbeda, Kuatnya jenis ikatan disini bergantung pada besarnya energi yang diperlukan untuk menguraikan atau membentuk ikatan tersebut. Misal Ikatan kovalen dan ikatan hidrogen, pada ikatan kovalen memiliki energi lebih tinggi untuk untuk melakukakan penguraian pada ikatan tersebut. Semakin bersar energi yang digunakan untuk memutuskan suatu ikatan menunjukkan bahwa ikatan tersebut semakin kuat.
Dalam reaksi kimia ada pembentukan dan penguraian ikatan, energi disini disebut dengan entalpi. Pada proses disosiasi A-B entalpi reaksi standar untuk proses dimana ikatan A-B dipatahkan. A dan B dapat berupa atom atau kelompok atom.
Contoh : CH4(g) -> CH3(g) + H(g) ∆H= +425 Kj/mol
CH3(g) -> CH2(g) + H(g) ∆H= +480 Kj/mol
Penghilangan atom H pertama dan kedua memiliki harga energi yang berbeda, karena setelah terjadi pelepasan atom H pertama molekul mengalami penyesuaian diri, sehingga untuk pelepasan atom H membutuhkan energi yang lebih besar.
Energi ikatan rata rata merupakan nilai entalpi disosiasi ikatan dari ikatan A-B yang dirata-ratakan dari satu sisi senyawa serumpun. Misalnya entalpi ikatan O-H dihitung dari data H2O dan senyawa sejenis
Contoh
CH4(g) -> CH3(g) + H(g) ∆H = +425 Kj/mol
Jenis tiap ikatan kimia dalam molekul pada tiap atom yang berikatan memiliki kekuatan yang berbeda, Kuatnya jenis ikatan disini bergantung pada besarnya energi yang diperlukan untuk menguraikan atau membentuk ikatan tersebut. Misal Ikatan kovalen dan ikatan hidrogen, pada ikatan kovalen memiliki energi lebih tinggi untuk untuk melakukakan penguraian pada ikatan tersebut. Semakin bersar energi yang digunakan untuk memutuskan suatu ikatan menunjukkan bahwa ikatan tersebut semakin kuat.
Dalam reaksi kimia ada pembentukan dan penguraian ikatan, energi disini disebut dengan entalpi. Pada proses disosiasi A-B entalpi reaksi standar untuk proses dimana ikatan A-B dipatahkan. A dan B dapat berupa atom atau kelompok atom. Contoh : CH4(g) -> CH3(g) + H(g) ∆H= +425 Kj/mol
CH3(g) -> CH2(g) + H(g) ∆H= +480 Kj/mol
Penghilangan atom H pertama dan kedua memiliki harga energi yang berbeda, karena setelah terjadi pelepasan atom H pertama molekul mengalami penyesuaian diri, sehingga untuk pelepasan atom H membutuhkan energi yang lebih besar.
Energi ikatan rata rata merupakan nilai entalpi disosiasi ikatan dari ikatan A-B yang dirata-ratakan dari satu sisi senyawa serumpun. Misalnya entalpi ikatan O-H dihitung dari data H2O dan senyawa sejenis
Contoh
CH4(g) -> CH3(g) + H(g) ∆H = +425 Kj/mol
CH3(g) -> CH2(g) + H(g) ∆H = +480 Kj/mol
CH2(g) -> CH(g) + H(g) ∆H = +425 Kj/mol
CH2(g) -> CH(g) + H(g) ∆H = +425 Kj/mol
CH(g) -> C(g) + H(g) ∆H = +335 Kj/mol
Jika energi disosiasi ikatan dijumlahkan, jumlah energi yang diperlukan adalah 1.665Kj/mol, sehingga jika diambil rata ratanya akan didapatkan energi rata ratanya adalah +416.25 Kj/mol. Entalpi ikatan rata-rata berguna karena memungkinkan kita memperkirakan perubahan entalpi reaksi apabila data tidak tersedia.
Energi kisi kristal senyawa ionik
Energi yang dibebaskan apabila sejumlah kation dan anion dalam fase gas didekatkan dari jarak tak berhingga sampai kedudukan setimbang dalam suatu kisinkristal 1 mol senyawa ionik pada suhu 0K. Apabila ion M+ dan ion X- dalam fasa gas didekatkan sampai kedudukan setimbang dan terbentuk senyawa ionik MX dalam fasa gas maka perubahan itu dapat dinyatakan dengan persamaan reaksi berikut (effendi, 2016):
M+g + X-g MXg
Kation M+ dan anion X- yang dipisahkan oleh jarak tak berhingga energinya dianggap sama dengan nol. Pada waktu keduanya saling mendekat terjadi gaya tarik elektrostatik antara keduanya sehingga tingkat energinya semakin rendah. Besarnya energi elektrostatik (Ecoul) dari pasangan M-X- yangb dipisahkan oleh jarak r dapat diperkirakan berdasarkan hukum coloumb.
Dengan
Z+= muatan kation
Z- =muatan anion
e =muatan elektron 1,6x10-19 C
r = jarak antara kation anion
karena muatan anion adalah negatif dan besaran yang lainnya positif maka harga energi akibat dari gaya tarik elektrostatik antara kation dan anion dalam jarak tertentu adalah negatif atau lebih rendah dibanding kan energi yang dimilikinya pada jarak tak berhingga.
Pada waktu kedua ion tersebut mendekat mulai dari jara tak berhingga sampai jarak sebelum setimbang kenaikan kekuatan gaya tarik lebih besar dibanding kenaikan kekuatan gaya tolak sehingga tingakat energi total, yang merupakan jumlah energi akibat gaya tarik dan gaya tolak, mengalami penurunan. Pada jarak setimbang gaya tarik dan gaya tolak memiliki besar yang sama.
Misal pada kisi kristal NaCl yang terdiri dari 8 sel satuan. Interaksi antara ion ion dalam kisi kristal disebut dengan interaksi geometri. Akibat adanya interaksi geometri ini maka energi elektrostatik adalah
Besarnya energi elektrostatik 1 mol kisi kristal yang mengandung N kation dan N anion adalah:
Gaya tolak anatar awan elektron dari ion ion adalah dapat diabaikan pada jarak antar ion yang besar, akan tetapi karena kekuatan gaya tolak ini bertambah besar dengan berkurangnya jarak antara ion ion. Maka gaya tolak ini harus diperhitungkan. Menurun Born gaya tolak (Erepulsion energy)
B merupakn suatu tetapan dan n adalah eksperimen Born. Besarnya energi tolakan untuk 1 mol kisi kristal yang mengandung N kation dan N anion adalah
Energi total (U)dari 1 mol kisi kristal yang mengandung N katin dan N anion merupakan jumlah dari energi akibat gaya tarik dengan energi akibat gaya tolak.
Pada saat keadaan setimbang ini berlaku ungkapan berikut.
Subtitusi B pada persamaan keadaan setimbang menghasilkan ungkapan Uo sebagai berikut :
Persamaan diatas disebut persamaan Born-Lande, Persamaan ini dapat digunakan untuk menghitung energi kisi kristal senyawa ionik apabila struktur kristal senyawa ionok dan jarak antara kation dengan telah diketahui. Harga eksponen born (n) tergantung pada jenis ion. Secara umum ketika menggunakan rumus diatas akurasinya adalah 98% dari energi kisi total. yang terdapat dalam kristal ionik. Dan rumus sudah memadai karena memiliki ketilitian yang cukup tinggi.
Kapustinskii menyatakan bahwa tetapan madelung (A) jarak antara ion, dan rumus empirik dari senyawa ionik dalah berhubungan. Dia menyarankan bahwa untuk suatu senyawa ionik yang tidak diketahui struktur kristalnya, besarnya energi kisi dapat diperkirakan berdasarkan persamaan berikut :
V merupakan ion perspesies
R = r+ + r- (pm)
Daur Born-Haber
Perubahan entalpi yang menyertai suatu reaksi adalah sama, tidak bergantung apakah reaksi itu berlangsung satu tahap atau bertahap. Pada daur tersebut tingkat energi pereaksi yaitu padatan natrium dan gas klorin. Rincian tahap yang yang diperlukan untuk membentuk kristal NaCl dan unsur unsurnya sebagai berikut
Energi kisi kristal senyawa ionik
Energi yang dibebaskan apabila sejumlah kation dan anion dalam fase gas didekatkan dari jarak tak berhingga sampai kedudukan setimbang dalam suatu kisinkristal 1 mol senyawa ionik pada suhu 0K. Apabila ion M+ dan ion X- dalam fasa gas didekatkan sampai kedudukan setimbang dan terbentuk senyawa ionik MX dalam fasa gas maka perubahan itu dapat dinyatakan dengan persamaan reaksi berikut (effendi, 2016):
M+g + X-g MXg
Kation M+ dan anion X- yang dipisahkan oleh jarak tak berhingga energinya dianggap sama dengan nol. Pada waktu keduanya saling mendekat terjadi gaya tarik elektrostatik antara keduanya sehingga tingkat energinya semakin rendah. Besarnya energi elektrostatik (Ecoul) dari pasangan M-X- yangb dipisahkan oleh jarak r dapat diperkirakan berdasarkan hukum coloumb.
Dengan
Z+= muatan kation
Z- =muatan anion
e =muatan elektron 1,6x10-19 C
r = jarak antara kation anion
karena muatan anion adalah negatif dan besaran yang lainnya positif maka harga energi akibat dari gaya tarik elektrostatik antara kation dan anion dalam jarak tertentu adalah negatif atau lebih rendah dibanding kan energi yang dimilikinya pada jarak tak berhingga.
Pada waktu kedua ion tersebut mendekat mulai dari jara tak berhingga sampai jarak sebelum setimbang kenaikan kekuatan gaya tarik lebih besar dibanding kenaikan kekuatan gaya tolak sehingga tingakat energi total, yang merupakan jumlah energi akibat gaya tarik dan gaya tolak, mengalami penurunan. Pada jarak setimbang gaya tarik dan gaya tolak memiliki besar yang sama.
Misal pada kisi kristal NaCl yang terdiri dari 8 sel satuan. Interaksi antara ion ion dalam kisi kristal disebut dengan interaksi geometri. Akibat adanya interaksi geometri ini maka energi elektrostatik adalah
Besarnya energi elektrostatik 1 mol kisi kristal yang mengandung N kation dan N anion adalah:
Gaya tolak anatar awan elektron dari ion ion adalah dapat diabaikan pada jarak antar ion yang besar, akan tetapi karena kekuatan gaya tolak ini bertambah besar dengan berkurangnya jarak antara ion ion. Maka gaya tolak ini harus diperhitungkan. Menurun Born gaya tolak (Erepulsion energy)
B merupakn suatu tetapan dan n adalah eksperimen Born. Besarnya energi tolakan untuk 1 mol kisi kristal yang mengandung N kation dan N anion adalah
Energi total (U)dari 1 mol kisi kristal yang mengandung N katin dan N anion merupakan jumlah dari energi akibat gaya tarik dengan energi akibat gaya tolak.
Pada saat keadaan setimbang ini berlaku ungkapan berikut.
Subtitusi B pada persamaan keadaan setimbang menghasilkan ungkapan Uo sebagai berikut :
Persamaan diatas disebut persamaan Born-Lande, Persamaan ini dapat digunakan untuk menghitung energi kisi kristal senyawa ionik apabila struktur kristal senyawa ionok dan jarak antara kation dengan telah diketahui. Harga eksponen born (n) tergantung pada jenis ion. Secara umum ketika menggunakan rumus diatas akurasinya adalah 98% dari energi kisi total. yang terdapat dalam kristal ionik. Dan rumus sudah memadai karena memiliki ketilitian yang cukup tinggi.
Kapustinskii menyatakan bahwa tetapan madelung (A) jarak antara ion, dan rumus empirik dari senyawa ionik dalah berhubungan. Dia menyarankan bahwa untuk suatu senyawa ionik yang tidak diketahui struktur kristalnya, besarnya energi kisi dapat diperkirakan berdasarkan persamaan berikut :
V merupakan ion perspesies
R = r+ + r- (pm)
Daur Born-Haber
Perubahan entalpi yang menyertai suatu reaksi adalah sama, tidak bergantung apakah reaksi itu berlangsung satu tahap atau bertahap. Pada daur tersebut tingkat energi pereaksi yaitu padatan natrium dan gas klorin. Rincian tahap yang yang diperlukan untuk membentuk kristal NaCl dan unsur unsurnya sebagai berikut
- Atomasi natrium. Pada fasa ini natrium padatan diubah menjadi fasa gas.
- Atomasi klorin. Pada tahap ini gas Cl2 diubah menjadi 2 atom Cl.
- Ionisasi atom natrium dari Na menjadi Na+ dalam fase gas. Tahap ini disebut energi ionisasi (EI)
- Ionisasi atom klorin dari Cl menjadi Cli dalam fase gas. Tahap ini disebut afinitas elektron.
- Pembentukan pasangan ion Na+Cl- dalam fase gas.
- Pembentukan kisi kristal NaCL, pasangan Na+Cl- berubah menjadi kisi kristal NaCl. Energi yang menyertai ini disebut energi kisi, U.
Berikut adalah gambar daur born haber pembetukan kristal NaCl dari unsur unsurnya.
Bila harga entalpinya negatif reaksi berlangsung eksotermik, dan bila harga entalpi positif reaksi berlangsung endotemik.
Daur born haber dapat digunakan sebagai meramalkan keberadaan suatu ionik dengan mengetahui energinya berlangsung endotermik. Apabila entalpi pembentukan semakin positif maka senyawa itu dapat dianggap tidak akan pernah ada atau tidak dapat disintetis.
Daftar Pustaka
Atkins, P.W. 1996. Kimia Fisika Jilid 1 Edisi Keempat. Jakarta: Erlangga
Effendy. 2016. Perspektif Baru Ikatan Ionik Edisi. Malang: Indonesia Academic Publishing
Petrucci, Ralph H. 1987. Kimia Dasar Prinsip dan Terapan Modern Jilid 1. Jakarta: Erlangga
By : M. Thoriqul Fatih 16630054
.jpeg)
