Ikatan Kimia: Aturan Oktet, Struktur Lewis, Ikatan Ion, Kovalen, Logam, dan Contoh Soal

Ikatan kimia adalah gaya tarik yang menyatukan atom-atom sehingga membentuk molekul atau senyawa. Garam dapur di meja makan, air yang kamu minum, sampai kabel tembaga di dalam dinding rumah, semuanya ada karena atom-atom penyusunnya "berpegangan" satu sama lain. Cara berpegangannya saja yang berbeda-beda.

Di catatan ini kita mulai dari pertanyaan paling dasar: kenapa atom mau berikatan? Setelah itu kita bahas ikatan ion, ikatan kovalen (tunggal, rangkap dua, rangkap tiga, dan koordinasi), kepolaran, ikatan logam, lalu cara membedakan senyawa ion dan kovalen dari sifat-sifatnya. Pastikan kamu sudah lancar menulis konfigurasi elektron, karena semua materi di sini bertumpu pada struktur atom dan elektron valensi.

Setelah membaca catatan ini, kamu bisa:

• Menentukan elektron valensi dan kecenderungan atom melepas atau menerima elektron.
• Menggambar struktur Lewis dan menghitung pasangan elektron ikatan (PEI) serta pasangan elektron bebas (PEB).
• Menuliskan rumus senyawa ion dari muatan kation dan anionnya.
• Membedakan ikatan kovalen tunggal, rangkap, koordinasi, polar, dan nonpolar.
• Menebak jenis ikatan suatu zat dari sifat fisiknya, seperti titik leleh dan daya hantar listrik.

Kestabilan Unsur: Aturan Oktet dan Duplet

Di antara semua unsur, hanya golongan gas mulia (He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn) yang di alam ditemukan sebagai atom tunggal. Mereka hampir tidak mau bereaksi karena susunan elektronnya sudah stabil. Perhatikan elektron terluarnya: He punya 2, sedangkan Ne, Ar, dan seterusnya punya 8.

Dari pengamatan itu muncul gagasan yang dikemukakan Lewis dan Kossel: atom-atom lain berikatan supaya susunan elektronnya menyerupai gas mulia. Caranya bisa dengan melepas elektron, menerima elektron, atau memakai elektron bersama-sama.

Oktet: atom cenderung memiliki 8 elektron pada kulit terluar (seperti Ne, Ar).

Duplet: atom kecil seperti H, Li, dan Be cenderung memiliki 2 elektron pada kulit terluar (seperti He).

Elektron valensi menentukan "sikap" atom

Elektron valensi adalah elektron pada kulit terluar. Untuk unsur golongan utama, jumlahnya sama dengan nomor golongan (golongan IA punya 1, golongan VIIA punya 7). Dari elektron valensi kita bisa menebak kecenderungan atom:

• Elektron valensi 1–3 (umumnya logam): lebih mudah melepas elektron, lalu menjadi ion positif atau kation.
• Elektron valensi 5–7 (umumnya nonlogam): lebih mudah menerima elektron, lalu menjadi ion negatif atau anion.
• Elektron valensi 4 (misalnya C dan Si): sulit melepas atau menerima 4 elektron sekaligus, jadi cenderung memakai elektron bersama.

Struktur Lewis

Struktur Lewis (rumus titik elektron) adalah cara menggambar atom dengan lambang unsurnya dikelilingi titik sebanyak elektron valensinya. Titik ditaruh di empat sisi lambang, satu per satu dulu, baru dipasangkan. Contohnya, Na punya satu titik, O punya enam titik (dua pasang dan dua tunggal), dan Cl punya tujuh titik (tiga pasang dan satu tunggal). Titik tunggal itulah yang "siap" dipakai berikatan.

Tentukan elektron valensi dan ion yang cenderung dibentuk oleh atom ₁₁Na, ₁₂Mg, ₈O, ₁₇Cl, dan ₁₀Ne.

Lihat pembahasan

Tulis konfigurasi elektronnya per kulit (K L M):

• ₁₁Na: 2 8 1 → valensi 1 → melepas 1 elektron → Na⁺
• ₁₂Mg: 2 8 2 → valensi 2 → melepas 2 elektron → Mg²⁺
• ₈O: 2 6 → valensi 6 → menerima 2 elektron → O²⁻
• ₁₇Cl: 2 8 7 → valensi 7 → menerima 1 elektron → Cl⁻
• ₁₀Ne: 2 8 → valensi 8 → sudah stabil, tidak membentuk ion

Polanya: atom memilih jalan yang paling sedikit memindahkan elektron. Na lebih mudah membuang 1 elektron daripada mencari 7 elektron tambahan.

Ikatan Ion: Serah Terima Elektron

Ikatan ion terbentuk karena serah terima elektron dari atom logam (yang mudah melepas elektron) ke atom nonlogam (yang mudah menerima elektron). Hasilnya adalah kation dan anion yang muatannya berlawanan, lalu keduanya saling tarik-menarik secara elektrostatik. Gaya tarik inilah ikatan ionnya.

Contoh paling terkenal adalah natrium klorida (NaCl), garam dapur. Atom Na (2 8 1) menyerahkan satu elektron ke atom Cl (2 8 7). Na berubah menjadi Na⁺ dengan konfigurasi 2 8 (seperti Ne), dan Cl berubah menjadi Cl⁻ dengan konfigurasi 2 8 8 (seperti Ar). Keduanya sama-sama stabil.

Gambar berikut membandingkan serah terima elektron pada NaCl dengan pemakaian elektron bersama pada ikatan kovalen yang akan kita bahas setelah ini.

Menentukan rumus senyawa ion

Senyawa ion selalu netral, jadi jumlah muatan positif harus sama dengan jumlah muatan negatif. Trik cepatnya adalah menyilangkan angka muatan.

kation X^a+ + anion Y^b− → X_bY_a     (lalu sederhanakan bila bisa dibagi)

Contohnya, Mg²⁺ dan O²⁻ akan menghasilkan Mg₂O₂ yang disederhanakan menjadi MgO. Ingat, rumus senyawa ion adalah rumus empiris, jadi perbandingannya harus paling sederhana.

Tentukan rumus senyawa ion yang terbentuk dari unsur ₁₂Mg dengan ₁₇Cl, serta dari unsur ₁₃Al dengan ₈O.

Lihat pembahasan

Mg dan Cl. Mg (2 8 2) melepas 2 elektron menjadi Mg²⁺. Cl (2 8 7) hanya mampu menerima 1 elektron menjadi Cl⁻. Supaya 2 elektron dari Mg habis diterima, dibutuhkan 2 atom Cl. Rumusnya MgCl₂ (magnesium klorida).

Al dan O. Al (2 8 3) melepas 3 elektron menjadi Al³⁺. O (2 6) menerima 2 elektron menjadi O²⁻. Silangkan muatannya: Al₂O₃. Cek: muatan 2 × (+3) = +6 dan 3 × (−2) = −6, jumlahnya nol. Rumusnya Al₂O₃ (aluminium oksida).

Unsur X memiliki nomor atom 20 dan unsur Y memiliki nomor atom 7. Tentukan rumus dan jenis ikatan senyawa yang terbentuk.

Lihat pembahasan

X: 2 8 8 2 → valensi 2 → logam golongan IIA, membentuk X²⁺.

Y: 2 5 → valensi 5 → nonlogam golongan VA, menerima 3 elektron membentuk Y³⁻.

Silangkan: X₃Y₂. Cek muatan: 3 × (+2) = +6 dan 2 × (−3) = −6. Karena terjadi serah terima elektron antara logam dan nonlogam, ikatannya ikatan ion. (X adalah Ca dan Y adalah N, jadi senyawanya Ca₃N₂, kalsium nitrida.)

Ikatan Kovalen: Pemakaian Elektron Bersama

Bagaimana kalau dua atom nonlogam bertemu, misalnya H dan O? Keduanya sama-sama ingin menerima elektron, jadi tidak ada yang mau mengalah. Solusinya: mereka memakai pasangan elektron bersama-sama. Ikatan seperti ini disebut ikatan kovalen, dan biasanya terjadi antaratom nonlogam.

Dalam struktur Lewis molekul kovalen ada dua jenis pasangan elektron:

• PEI (pasangan elektron ikatan): pasangan elektron yang dipakai bersama, digambar di antara dua atom atau sebagai garis.
• PEB (pasangan elektron bebas): pasangan elektron yang tidak ikut berikatan.

Kovalen tunggal, rangkap dua, dan rangkap tiga

Jenis ikatan	Pasangan elektron dipakai bersama	Lambang garis	Contoh
Kovalen tunggal	1 pasang (2 elektron)	A–B	H2, HCl, H2O, CH4
Kovalen rangkap dua	2 pasang (4 elektron)	A=B	O2, CO2, C2H4
Kovalen rangkap tiga	3 pasang (6 elektron)	A≡B	N2, HCN, C2H2

Langkah praktis menggambar struktur Lewis molekul sederhana: (1) hitung elektron valensi tiap atom, (2) tentukan atom pusat, biasanya atom yang paling sedikit jumlahnya dan bukan H, (3) pasangkan elektron di antara atom-atom, (4) cek apakah tiap atom sudah oktet (H cukup duplet). Kalau belum oktet, ubah sebagian PEB menjadi ikatan rangkap.

Gambarkan struktur Lewis H₂O, lalu tentukan jumlah PEI dan PEB pada atom pusatnya (₁H, ₈O).

Lihat pembahasan

H punya 1 elektron valensi, O punya 6. Atom pusatnya O.

O membutuhkan 2 elektron lagi untuk oktet, sedangkan tiap H butuh 1 lagi untuk duplet. Jadi O memakai bersama satu pasang elektron dengan masing-masing H: H–O–H.

Di sekitar O sekarang ada 2 pasangan ikatan (4 elektron) ditambah 4 elektron miliknya yang tidak dipakai (2 pasang). Total 8 elektron, oktet terpenuhi.

Jawaban: PEI = 2 dan PEB = 2, dengan dua ikatan kovalen tunggal.

Tentukan jenis ikatan serta jumlah PEI dan PEB total pada molekul CO₂ dan N₂ (₆C, ₇N, ₈O).

Lihat pembahasan

CO₂. Elektron valensi C = 4, O = 6. Atom pusatnya C. Kalau C hanya berikatan tunggal dengan tiap O, C baru dikelilingi 4 elektron. Agar semua atom oktet, C membentuk ikatan rangkap dua dengan masing-masing O: O=C=O.

PEI = 2 + 2 = 4 pasang. Setiap O masih punya 2 PEB dan C tidak punya PEB, jadi PEB = 4 pasang. Cek elektron: (4 + 4) × 2 = 16 elektron = 4 + 6 + 6. Cocok.

N₂. Tiap N punya 5 elektron valensi dan butuh 3 lagi. Kedua N memakai bersama 3 pasang elektron: N≡N (rangkap tiga). PEI = 3, dan tiap N menyisakan 1 PEB, jadi PEB = 2. Cek: (3 + 2) × 2 = 10 elektron = 5 + 5.

Ikatan rangkap tiga N≡N sangat kuat. Itulah sebabnya gas nitrogen yang mengisi sekitar 78% udara sulit bereaksi.

Ikatan kovalen koordinasi

Pada ikatan kovalen biasa, tiap atom menyumbang satu elektron untuk pasangan bersama. Pada ikatan kovalen koordinasi (kovalen datif), pasangan elektron yang dipakai bersama berasal dari satu atom saja. Syaratnya, satu atom punya PEB yang bisa "dipinjamkan", dan atom lain punya orbital kosong untuk menampungnya.

Jelaskan pembentukan ion amonium (NH₄⁺) dari molekul NH₃ dan ion H⁺. Ada berapa ikatan kovalen koordinasi di dalamnya?

Lihat pembahasan

Pada NH₃, atom N (valensi 5) membentuk 3 ikatan tunggal dengan 3 atom H dan masih menyisakan 1 PEB.

Ion H⁺ adalah atom H yang sudah kehilangan elektronnya, jadi ia tidak punya elektron sama sekali. N lalu "meminjamkan" PEB-nya kepada H⁺, sehingga H⁺ mendapat duplet.

Hasilnya NH₄⁺ dengan 4 ikatan N–H: 3 ikatan kovalen biasa dan 1 ikatan kovalen koordinasi. Setelah terbentuk, keempat ikatan itu sebenarnya identik. Pembedaan hanya soal asal elektronnya. Muatan +1 dari H⁺ tetap terbawa, sehingga ionnya bermuatan positif.

Tidak semua molekul taat aturan oktet. Pada BF₃, atom B hanya dikelilingi 6 elektron, sedangkan pada PCl₅ dan SF₆ atom pusatnya dikelilingi 10 dan 12 elektron. Untuk soal kelas X, cukup ingat bahwa pengecualian seperti ini memang ada.

Kepolaran Ikatan dan Molekul

Ketika dua atom memakai elektron bersama, belum tentu pembagiannya adil. Yang menentukan adalah keelektronegatifan, yaitu kemampuan atom menarik pasangan elektron ikatan ke arahnya. Dalam satu periode, keelektronegatifan makin besar ke kanan, dan dalam satu golongan makin kecil ke bawah. Unsur paling elektronegatif adalah F.

Unsur	H	C	N	O	F	Cl	Na
Keelektronegatifan (skala Pauling, dibulatkan)	2,1	2,5	3,0	3,5	4,0	3,0	0,9

• Kovalen nonpolar: kedua atom menarik elektron sama kuat, misalnya H₂, O₂, N₂, Cl₂. Pasangan elektron berada tepat di tengah.
• Kovalen polar: ada selisih keelektronegatifan, sehingga pasangan elektron lebih dekat ke atom yang lebih elektronegatif. Atom itu menjadi sedikit negatif (δ−), atom lainnya sedikit positif (δ+). Contoh: H–Cl, H–O.
• Bila selisihnya sangat besar (sebagai patokan kasar di atas sekitar 1,7–2,0), elektron praktis berpindah sepenuhnya dan ikatannya lebih tepat disebut ikatan ion, seperti Na–Cl dengan selisih 2,1.

Bentuk molekul ikut menentukan

Molekul yang punya ikatan polar belum tentu polar secara keseluruhan. Kalau bentuknya simetris dan atom pusatnya tidak punya PEB, tarikan-tarikan itu saling meniadakan, persis seperti tarik tambang dengan kekuatan sama dari dua arah. Contohnya CO₂ yang linear (O=C=O) dan CH₄ yang tetrahedral: keduanya nonpolar. Sebaliknya, H₂O berbentuk V (bengkok) dan NH₃ berbentuk piramida segitiga karena PEB pada atom pusat mendorong ikatan ke satu sisi, sehingga keduanya polar.

Tentukan apakah molekul berikut polar atau nonpolar: HCl, Cl₂, CO₂, H₂O, dan CH₄.

Lihat pembahasan

• HCl: selisih keelektronegatifan 3,0 − 2,1 = 0,9, molekulnya hanya dua atom → polar (Cl bermuatan δ−).
• Cl₂: dua atom sama, selisih 0 → nonpolar.
• CO₂: ikatan C=O polar, tetapi molekulnya linear simetris dan C tidak punya PEB → nonpolar.
• H₂O: ikatan O–H polar, O punya 2 PEB sehingga bentuknya V → polar.
• CH₄: empat ikatan C–H tersusun tetrahedral simetris, C tidak punya PEB → nonpolar.

Prinsip "like dissolves like" berlaku di sini: zat polar larut dalam pelarut polar (gula dan garam di air), zat nonpolar larut dalam pelarut nonpolar (minyak di bensin). Itu sebabnya minyak goreng tidak bercampur dengan air.

Ikatan Logam

Atom-atom logam punya elektron valensi sedikit yang mudah lepas. Dalam sepotong logam, elektron valensi itu tidak dimiliki satu atom tertentu, melainkan bergerak bebas di antara ion-ion logam positif yang tersusun rapat. Model ini dikenal sebagai lautan elektron. Gaya tarik antara ion logam positif dan lautan elektron yang mengelilinginya disebut ikatan logam.

Model ini menjelaskan sifat khas logam dengan rapi:

• Penghantar listrik dan panas yang baik, karena elektronnya bebas bergerak. Itulah alasan kabel listrik dibuat dari tembaga.
• Dapat ditempa dan ditarik menjadi lembaran atau kawat, karena lapisan ion bisa bergeser tanpa memutus ikatan. Lautan elektron tetap merekatkannya.
• Mengilap, karena elektron bebas memantulkan cahaya.
• Titik leleh umumnya tinggi, misalnya besi meleleh sekitar 1.538 °C (pengecualian terkenal: raksa yang cair pada suhu kamar).

Membedakan Senyawa Ion dan Senyawa Kovalen

Jenis ikatan memengaruhi sifat fisik zat. Tabel berikut sering muncul dalam bentuk soal data percobaan, jadi pahami alasannya, jangan sekadar dihafal.

Sifat	Senyawa ion	Senyawa kovalen
Partikel penyusun	Kation dan anion	Molekul
Wujud pada suhu kamar	Padatan kristal	Gas, cair, atau padat
Titik leleh dan titik didih	Tinggi (NaCl meleleh pada 801 °C)	Umumnya rendah (es meleleh pada 0 °C)
Daya hantar listrik padatan	Tidak menghantar (ion terkunci di kisi)	Tidak menghantar
Daya hantar lelehan	Menghantar (ion bebas bergerak)	Tidak menghantar
Daya hantar larutan dalam air	Menghantar	Kovalen polar tertentu menghantar (HCl), kovalen nonpolar tidak
Kelarutan	Umumnya larut dalam air	Polar larut dalam air; nonpolar larut dalam pelarut organik
Contoh	NaCl, MgCl2, CaO, KBr	H2O, CO2, CH4, HCl, gula

Kunci membaca soal data: kalau suatu zat lelehannya menghantarkan listrik dan titik lelehnya tinggi, hampir pasti senyawa ion. Kalau padatan dan lelehannya tidak menghantar tetapi larutannya menghantar, itu senyawa kovalen polar.

Kesalahan Umum pada Materi Ikatan Kimia

1. Mengira semua senyawa yang mengandung logam pasti ion. Untuk soal kelas X patokan "logam + nonlogam = ion" memang cukup, tetapi ada pengecualian seperti AlCl₃ yang bersifat kovalen. Lihat konteks soalnya.
2. Lupa menyederhanakan rumus ion. Ca²⁺ dan O²⁻ membentuk CaO, bukan Ca₂O₂.
3. Salah menghitung PEB. PEB dihitung per pasang, bukan per elektron. O pada H₂O punya 4 elektron bebas, artinya 2 PEB.
4. Menyamakan ikatan polar dengan molekul polar. CO₂ punya ikatan polar tetapi molekulnya nonpolar karena simetris.
5. Mengira H butuh oktet. Hidrogen cukup 2 elektron (duplet), jadi H selalu hanya membentuk satu ikatan.

Latihan Soal Ikatan Kimia

Kerjakan dulu di kertas sebelum membuka kunci jawaban.

1. Atom ₁₆S memiliki berapa elektron valensi, dan ion apa yang cenderung dibentuknya?
   Kunci jawaban

   Konfigurasi 2 8 6 → valensi 6. S menerima 2 elektron menjadi S²⁻.

2. Tentukan rumus senyawa yang terbentuk dari ₁₉K dan ₁₆S.
   Kunci jawaban

   K (2 8 8 1) → K⁺; S → S²⁻. Silangkan: K₂S (ikatan ion).

3. Tentukan jenis ikatan dan jumlah PEI serta PEB pada molekul HCN (₁H, ₆C, ₇N).
   Kunci jawaban

   Struktur H–C≡N: 1 ikatan tunggal (H–C) dan 1 ikatan rangkap tiga (C≡N). PEI = 4, PEB = 1 (pada N). Cek: (4 + 1) × 2 = 10 = 1 + 4 + 5.

4. Manakah yang polar: CCl₄ atau CHCl₃? Jelaskan singkat.
   Kunci jawaban

   CHCl₃ polar. Keduanya tetrahedral, tetapi pada CCl₄ keempat ikatan C–Cl identik sehingga tarikannya saling meniadakan (nonpolar), sedangkan pada CHCl₃ satu ikatan berbeda (C–H) sehingga tidak saling meniadakan.

5. Zat P memiliki titik leleh 801 °C dan lelehannya menghantarkan listrik. Zat Q berwujud gas pada suhu kamar, padatannya tidak menghantar, tetapi larutannya dalam air menghantarkan listrik. Tentukan jenis ikatan P dan Q.
   Kunci jawaban

   P: ikatan ion (titik leleh tinggi, lelehan menghantar). Q: kovalen polar (contohnya HCl).

Ringkasan Jenis Ikatan Kimia

Jenis ikatan	Terjadi antara	Cara terbentuk	Contoh
Ion	Logam + nonlogam	Serah terima elektron, tarik-menarik kation–anion	NaCl, MgCl2, Al2O3
Kovalen	Nonlogam + nonlogam	Pemakaian bersama pasangan elektron	H2O, O2, N2, CO2
Kovalen koordinasi	Atom ber-PEB + atom/ion berorbital kosong	Pasangan elektron bersama berasal dari satu atom	NH4+, H3O+
Logam	Atom-atom logam	Ion positif dalam lautan elektron	Fe, Cu, Al

Pertanyaan yang Sering Ditanyakan

Apa perbedaan utama ikatan ion dan ikatan kovalen?

Pada ikatan ion, elektron berpindah dari satu atom ke atom lain sehingga terbentuk kation dan anion yang saling tarik-menarik. Pada ikatan kovalen, elektron tidak berpindah, melainkan dipakai bersama oleh atom-atom yang berikatan. Ikatan ion umumnya terjadi antara logam dan nonlogam, sedangkan ikatan kovalen antara sesama nonlogam.

Kenapa padatan NaCl tidak menghantarkan listrik, padahal tersusun dari ion?

Dalam padatan, ion Na⁺ dan Cl⁻ terkunci di posisinya dalam kisi kristal, sehingga tidak ada muatan yang bisa bergerak. Begitu NaCl dilelehkan atau dilarutkan dalam air, ion-ionnya bebas bergerak dan listrik pun bisa mengalir.

Bagaimana cara cepat menentukan PEI dan PEB?

Gambar struktur Lewisnya dulu. Hitung pasangan elektron yang berada di antara dua atom sebagai PEI (ikatan rangkap dua dihitung 2, rangkap tiga dihitung 3), lalu sisa pasangan elektron di sekitar atom sebagai PEB. Cek jawabanmu: (PEI + PEB) × 2 harus sama dengan jumlah seluruh elektron valensi.

Apakah air termasuk senyawa ion?

Bukan. Air (H₂O) adalah senyawa kovalen polar, karena H dan O sama-sama nonlogam yang memakai elektron bersama. Air murni hampir tidak menghantarkan listrik. Air keran bisa menghantarkan listrik karena mengandung ion-ion terlarut dari mineral.

Materi apa yang sebaiknya dipelajari setelah ikatan kimia?

Lanjutkan ke bentuk molekul (teori VSEPR) dan gaya antarmolekul seperti ikatan hidrogen, lalu ke tata nama senyawa dan persamaan reaksi. Kalau konfigurasi elektron masih terasa goyah, ulang dulu materi struktur atom. Kamu juga bisa membuka semua catatan Kimia lainnya.