Ikatan kovalen Polar dan Nonpolar :)

Pasangan elektron yang digunakan secara bersama pada pembentukan ikatan kovalen yang terletak diantara dua inti atom akan ditarik oleh kedua inti atom yang berikatan. Akibatnya akan mempengaruhi distribusi elektron di antara kedua inti yang berikatan. Kemampuan menarik elektron kearah dirinya tergantung pada keelektronegatifan masing-masing unsur yang berikatan.

Untuk molekul unsur, seperti H₂, Cl₂ dan N₂ ikatan kovalen yang terbentuk seratus persen bersifat kovalen. Hal ini disebabkan kedua inti atom memiliki kemampuan yang sama untuk menarik elektron ke arah dirinya, sehingga elektron ikatan akan terdistribusi secara merata di antara kedua inti, seperti yang ditunjukan pada Gambar. Ikatan yang terbentuk dengan kemampuan menarik pasangan elektron yang sama kuat disebut ikatan kovalen nonpolar.

Gambar gambar Penyebaran elektron pada ikatan kovalen nonpolar Cl-Cl

Apabila kedua atom yang berikatan berbeda misalnya pada HF, HCl dan HI, maka ikatan yang terbentuk tidak sepenuhnya bersifat kovalen. Hal ini yang dinamakan ikatan kovalen polar. Dikatakan ikatan kovalen polar karena kedua atom yang berikatan terdapat gaya elektrostatik.

Gambar Ikatan kovalen polar C-Cl

Berdasarkan perbedaan kelektronegatifan, suatu ikatan kovalen dikatakan ikatan kovalen polar apabila suatu atom mampu menarik elektron ikatan ke arah dirinya tanpa melakukan perpindahan secara sempurna.

Semakin besar perbedaan keelektronegatifan unsur-unsur yang berikatan, semakin polar ikatan yang terbentuk bahkan mendekati sifat ionik. HX (X = Cl, Br, I, F), H₂O, CO₂, CCl₄, BeCl₂, BeCl₃ dan NH₃ merupakan beberapa contoh senyawa dengan ikatan kovalen polar. Misalnya HCl, meskipun atom H dan Cl sama-sama menarik pasangan elektron ikatan, tetapi keelektronegatifan Cl lebih besar dari atom H sehingga distribusi elektron ikatan lebih terkonsentrasi pada Cl.

Gambar ikatan kovalen polar H-Cl

Molekul Polar dan Nonpolar

Suatu senyawa yang memiliki ikatan kovalen polar, belum tentu molekul yang dimiliki bersifat polar. Demikian juga untuk ikatan kovalen nonpolar, molekul yang dimiliki belum tentu bersifat nonpolar. Kepolaran suatu molekul dinyatakan menggunakan suatu besaran yang disebut momen dipol (µ). Besarnya momen dipol suatu molekul ditentukan menggunakan persamaan berikut.

µ = Q x r 1 D = 3,33 x 10^-30 C.m (coulombmeter)

µ = 0 → molekul nonpolar

µ > 0 atau µ ≠ 0 → molekul polar

keterangan:

µ = momen dipol (D, debye)

Q = selisih muatan (Coulomb)

r = jarak antara muatan positif dengan muatan negatif (m)

Semakin besar harga momen dipol, semakin polar senyawa yang bersangkutan bahkan mendekati ke sifat ionik. Harga momen dipol beberapa molekul seperti yang tertera pada Tabel.

molekul	Momen dipol (D)	molekul	Momen dipol (D)
NO NH3 HF HCl HBr HI H2O	0,159 0,23 1,78 1,078 0,82 0,44 1,85	CO CO2 CHCl3 CH4 CCl4 BF3 BF2	0,112 0 1,09 0 0 0 0

Momen dipol merupakan suatu besaran vektor yang digambarkan menggunakan moment ikatan. Jika jumlah vektor momen-momen ikatan lebih besar dari nol, maka molekul tersebut bersifat polar, sebaliknya jika jumlah vektor momen-momen ikatan sama dengan nol, maka maka molekul tersebut bersifat nonpolar.

Momen ikatan terbentuk jika dua atom yang berikatan dalam suatu senyawa memiliki perbedaan keelektronegatifan. Elektron yang yang ditarik oleh atom yang lebih elektronegatif menunjukan arah momen ikatan dan ditunjukan menggunakan tanda → dari atom yang kurang elektronegatif menuju atom yang lebih elektronegatif.

Akibat tarikan elektron yang terjadi, terbentuk semacam kutub negatif pada atom yang lebih elektronegatif, sedangkan pada atom yang kurang elektronegatif akan terbentuk semacam kutub positif.

Kutub positif atau negatif yang terbentuk disebut muatan parsial, yang digambarkan menggunakan simbol delta (δ). Muatan parsial negatif (δ¯) diberikan pada unsur yang lebih elektronegatif dan muatan parsial positif (δ⁺) diberikan pada unsur yang kurang elektronegatif (lebih elektropositif).

Berikut contoh menggambar muatan parsial pada molekul HCl.

Dari contoh di atas terlihat bahwa terdapat muatan positif dan negatif pada tanda δ yang digunakan. Tanda tersebut tidak sama dengan +1 atau -1 seperti pada simbol ion, tetapi tanda ini hanya menggambarkan elektron ikatan tidak sepenuhnya dipindahkan ke atom Cl.

Untuk senyawa diatom yang disusun oleh unsur yang sejenis, molekul yang dimiliki selalu bersifat nonpolar kecuali ozon yang bersifa polar. Hal ini disebabkan dua atom penyusun senyawa memiliki keelektronegatifan sama sehingga tidak terbentuk momen ikatan. Sedangkan untuk senyawa diatom yang disusun oleh dua atom yang berbeda molekul yang dimiliki selalu bersifat polar karena adanya perbedaan keeltronegatifan.

Tetapi untuk senyawa-senyawa yang tersusun lebih dari dua atom, kepolaran molekul tidak dapat ditentukan jika hanya didasarkan pada perbedaan keelektronegatifan. Hal ini disebabkan senyawa-senyawa tertentu walaupun memiliki ikatan kovalen polar tetapi molekulnya bersifat nonpolar. Misalnya CCl₄, CO₂ dan BeCl₂ merupakan beberapa senyawa dengan ikatan kovalen polar tetapi memiliki molekul yang nonpolar.

Pada molekul CCl₄, yang mempunyai bentuk molekul tetrahedaral dengan C sebagai atom pusat dan dikelilingi oleh 4 atom Cl seperti pada Gambar.

Perbedaan keelektronegatifan C dan Cl adalah sebesar 3-2,5 = 0,5. Jadi ikatan C–Cl termasuk ikatan kovalen (tepatnya ikatan kovalen polar) karena perbedaan keeltronegatifan lebih kecil 1,7. Walaupun ikatan C–Cl berupa ikatan kovalen polar tetapi molekulnya bersifat nonpolar.

Hal ini disebabkan, bentuk tetrahedral dari molekul CCl₄ dapat dikatakan simetrism karena memiliki pusat simetri pada atom C ditengah, sehingga jumlah momen ikatan yang sama dengan nol. Atau dapat dikatan tarikan elektron akibat adanya perbedaan keelektronegatifan saling meniadakan atau saling menguatkan (perhatikan tanda panah pada strutur). Hal ini dapat diandaikan, suatu benda yang berada di tengah-tengah ditarik dari empat sudut dengan kekuatan sama, maka benda tersebut tidak akan bergerak. Karena hal inilah molekul CCl₄ bersifat nonpolar.

Jika CCl₄ salah satu atom Cl diganti oleh atom lain misalnya H, maka sifat molekul yang awalnya nonpolar berubah menjadi polar. Hal ini disebabkan kepolaran ikatan C-H berbeda dengan kepolaran ikatan C-Cl, sehingga momen dipol yang terbentuk tidak saling meniadakan. Tetapi apabila semua atom C diganti oleh atom H maka molekulnya bersifat nonpolar karena kepolaran semua ikatan C–H sama besar sehingga mpmen ikatan yang terbentuk saling meniadakan.

Pada molekul BCl₂ dan CO₂ mempunyai bentuk molekul linear dengan B dan C sebagai atom pusat.

Atom Cl dan atom O lebih elektronegatif dibanding atom B dan C yang bertindak sebagai atom pusat (pada gambar yang berwarna hitam), sehingga elektron ikatan lebih tertarik kearah atom Cl dan O. Namun, atom B dan C masing-masing mengikat 2 atom yang sejenis maka momen ikatan yang terbentuk tertarik ke arah yang berlawanan dengan kekuatan yang sama, sehingga molekulnya bersifat nonpolar.

Molekul H₂O walaupun rumus molekulnya mirip dengan CO₂ dan BCl₂ tetapi bersifat polar.

Hal ini disebabkan, pada molekul H₂O, atom O sebagai atom pusat masih memiliki pasangan elektron bebas. Hal ini menyebabkan molekul H₂O tidak berbentuk linear seperti molekul CO₂ dan BCl₂, sehingga momen ikatan yang terbentuk tidak saling menguatkan atau tidak saling meniadakan.