Bagaimana Atom Berikat: Ikatan Ion dan Ikatan Kovalen?

Atom jarang wujud bersendirian. Dalam garam dapur, air dan gula, atom saling melekat dan membentuk bahan yang sifatnya jauh berbeza daripada atom asalnya. Daya yang mengikat atom itu dipanggil ikatan kimia, dan ia melibatkan elektron valens, iaitu elektron pada petala paling luar sesuatu atom. Cara elektron valens itu dipindahkan atau dikongsi menentukan jenis ikatan yang terbentuk.

Mengapa atom berikat

Banyak atom cenderung mencapai susunan elektron valens yang stabil, serupa dengan gas adi seperti neon dan argon. Panduan ini dikenali sebagai peraturan oktet, iaitu atom unsur kumpulan utama cenderung mempunyai lapan elektron valens. Peraturan ini membantu meramal ikatan bagi banyak unsur, tetapi ia panduan dan bukan hukum yang tidak pernah dilanggar. Hidrogen stabil dengan dua elektron, dan beberapa sebatian boron hanya mempunyai enam elektron valens. Dengan berikat, atom memperoleh susunan elektron yang lebih stabil daripada ketika ia berasingan.

Ikatan ion

Natrium mempunyai satu elektron valens, manakala klorin mempunyai tujuh. Apabila bertemu, natrium memindahkan satu elektron kepada klorin. Natrium menjadi ion Na⁺ dengan susunan elektron seperti neon, dan klorin menjadi ion Cl⁻ dengan susunan elektron seperti argon. Ion yang bercas bertentangan saling menarik, dan tarikan inilah ikatan ion. Dalam hablur garam, ion tersusun berulang-ulang dalam kisi tiga dimensi, dan setiap ion dikelilingi beberapa ion yang bercas bertentangan. Oleh sebab itu, natrium klorida bukan sekumpulan molekul NaCl. Formula NaCl hanya menunjukkan nisbah ion paling ringkas, iaitu satu Na bagi setiap satu Cl. Tarikan yang kuat antara ion dalam kisi menjelaskan mengapa banyak sebatian ion ialah pepejal yang keras, rapuh dan mempunyai takat lebur yang tinggi, terutamanya apabila ionnya kecil.

Ikatan kovalen

Dalam ikatan kovalen, atom tidak memindahkan elektron sepenuhnya tetapi berkongsi pasangan elektron. Dalam molekul air, atom oksigen berkongsi satu pasangan elektron dengan setiap satu daripada dua atom hidrogen. Pasangan yang dikongsi itu dikira bagi kedua-dua atom, jadi oksigen mencapai lapan elektron dan setiap hidrogen mencapai dua. Hasilnya ialah molekul, iaitu kumpulan atom tertentu yang terikat, dengan bilangan dan susunan atom yang tetap. Dalam molekul klorin, dua atom klorin berkongsi satu pasangan elektron, dan setiap atom dikira mempunyai lapan elektron valens. Atom juga boleh berkongsi lebih daripada satu pasangan elektron, dan ini menghasilkan ikatan ganda dua atau ganda tiga.

Spektrum, bukan dua kotak

Ikatan ion dan ikatan kovalen bukan dua kotak yang terpisah sepenuhnya. Ahli kimia menggunakan konsep keelektronegatifan, iaitu kecenderungan sesuatu atom menarik elektron dalam ikatan. Jika dua atom menarik elektron sama kuat, seperti dalam molekul klorin, pasangan elektron dikongsi sama rata. Jika perbezaannya sederhana, seperti antara oksigen dan hidrogen dalam air, pasangan elektron lebih dekat dengan oksigen, lalu oksigen menjadi sedikit negatif dan hidrogen sedikit positif. Ikatan sebegini dipanggil kovalen berkutub. Jika perbezaannya besar, seperti antara natrium dan klorin, elektron berpindah hampir sepenuhnya dan ikatan itu dianggap ion. Sesetengah buku memberi angka perbezaan sebagai pemisah, tetapi angka itu hanya panduan kasar dan bukan sempadan tetap.

Nilai keelektronegatifan Pauling ialah kira-kira 0.93 bagi natrium, 3.16 bagi klorin, 2.20 bagi hidrogen dan 3.44 bagi oksigen. Beza antara natrium dan klorin kira-kira 2.2, iaitu besar, jadi ikatannya mempunyai ciri ion yang kuat. Beza antara oksigen dan hidrogen kira-kira 1.2, iaitu sederhana, jadi ikatan O–H berkutub. Beza yang hampir sifar, seperti dalam Cl₂, memberikan ikatan kovalen tidak berkutub. Nilai ini ialah panduan dan bukan sempadan tajam.

Sejarah ringkas

Pada 1916, Gilbert N. Lewis mencadangkan bahawa ikatan kovalen ialah perkongsian pasangan elektron, dan Walther Kossel mengemukakan gambaran pemindahan elektron bagi ikatan ion pada tahun yang hampir sama. Gabungan idea ini membentuk asas peraturan oktet.