PRINSIP PEMBENTUKAN MOLEKUL

Molekul dapat diartikan sebagai sekumpulan atau sekelompok atom yang saling berikatan satu sama lainnya dengan sangat kuat atau kovalen, bermuatan netral dan dalam susunan tertentu serta cukup stabi. Untuk mengetahui tentang prinsip pembentukan molekul ikuti penjelasan berikut ini

A.     Konfigurasi Elektron

Konfigurasi elektron adalah susunan penyebaran (pengisian) elektron-elektron dalam. Seperti yang telah dibahas dalam bab Struktur Atom, di dalam atom terdapat partikel subatomik neutron dan proton yang terdapat pada inti atom, dan elektron yang bergerak mengelilingi inti atom tersebut pada kulit-kulit elektron (level-level energi) yang tertentu.

Sebagaimana dijelaskan pada model atom, atom mempunyai tingkat-tingkat energi yang menurut Bohr disebut kulit-kulit atom. Menurut teori mekanika gelombang yaitu teori atom yang digunakan pada saat ini, tingkat-tingkat energi dalam suatu atom berturut-turut adalah tingkat energi K atau n=1, L untuk n=2, M untuk n=3 dan seterusnya

                       TINGKAT ENERGI ATOM DAN JUMLAH ELEKTRON MAKSIMAL

Untuk lebih memudahkan mempelajari susunan elektron dalam suatu atom, kita gunakan istilah kulit-kulit atom sebagaimana teori Bohr untuk tingkat-tingkat energi. Dengan demikian suatu atom akan mempunyai kulit K (n=1), kulit L (n=2), dan seterusnya. Masing-masing kulit atom ditempati oleh sejumlah elektron. Setiap kulit mempunyai jumlah maksimum elektron yang dapat menempatinya. Misalnya kulit K, maksimum hanya dapat ditempati oleh 2 elektron. Apabila atom tersebut mempunyai elektron lebih dari 2 maka elektron berikutnya akan menempati kulit yang lebih tinggi. Pengisian elektron pada kulitkulit atom dimulai dari pengisian kulit terdalam atau yang mempunyai energi paling rendah.

Nama Kulit Atom dan Jumlah Elektron Maksimalnya

Adapun contoh jumlah elektron pada masing-masing kulit beberapa atom berikut

Pengisian elektron secara berurutan dimulai dari kulit K kemudian ke kulit atom yang lebih tinggi. Pada contoh di atas, Atom helium (He), natrium (Na), dan klor (Cl) sesuai dengan urutan jumlah elektron maksimal yang dapat ditempati elektron. Namun pada Ca yang mempunyai 20 elektron, kulit atom K dan L berturut-turut ditempati oleh 2 dan 8 elektron sehingga tersisa 10 elektron. Walaupun kulit M dapat ditempati 18 elektron tetapi jumlah elektron yang tersisa hanya 10, maka kulit atom M hanya terisi 8 elektron dulu dan kulit atom N terisi 2 elektron. Tetapi kalau jumlah elektron yang tersisa setelah K dan L terisi lebih dari 18 elektron maka kulit atom M terisi 18 elektron seperti contoh pada atom bromin dan kripton. Intinya, elektron akan disusun pada setiap kulit hingga membentuk susunan yang paling stabil.

                      TINGKAT ENERGI (KULIT) ATOM DAN JUMLAH ELEKTRON MAKSIMAL

B.     Ion

Atom-atom dengan nomor atom 1 sampai 18 akan ada dalam keadaan stabil bila kulit atom terluarnya berisi 2 elektron seperti helium (He) atau 8 elektron seperti neon (Ne), argon (Ar), dan kripton (Kr). Untuk mencapai jumlah 8 elektron pada kulit terluarnya, suatu atom dapat melepaskan atau menerima satu atau lebih elektron. Contoh atom natrium (Na) yang mempunyai 11 elektron mempunyai susunan elektron K=2, L=8, dan M=1 (lihat Gambar 4.16). Pada konfgurasi seperti ini kulit atom M hanya terisi satu elektron. Keadaan ini menyebabkan natrium (Na) tidak stabil. Agar mempunyai 8 elektron pada kulit terluarnya, atom Na dapat melepaskan satu elektron atau menerima 7 elektron dari atom lain. Tetapi, menerima 7 elektron sangat sulit, maka atom natrium (Na) cenderung melepaskan 1 elektron. Akibatnya, bila atom Na melepaskan satu elektron, maka di dalam inti atom Na ada 11 proton yang bermuatan positif sedangkan pada kulit atom tinggal 10 elektron yang bermuatan negatif atau terjadi 1 muatan positif.

Pada atom natrium (Na) yang melepaskan satu elektron, atom natrium (Na) yang pada mulanya bersifat netral akan berubah menjadi Na bermuatan +1 yang ditulis Na+. Jenis Na+ tersebut disebut ion Na+. Berdasarkan penjelasan tersebut, apakah kamu dapat menyimpulkan apa itu ion? Ion yang bermuatan positif seperti ion Na+ secara umum disebut kation. Contoh lain adalah atom kalisum (Ca) yang mempunyai susunan elektron dalam atomnya K=2, L=8, M=8, dan N=2. Agar mempunyai 8 elektron pada kulit terluar maka kalisum (Ca) melepaskan dua elektron menjadi ion Ca2+.  Sebaliknya atom klor (17 l) mempunyai susunan elektron K=2, L=8, dan M=7. Agar atom klor (Cl) stabil maka ditangkaplah satu elektron dari atom lain agar kulit atom M terisi 8 elektron. Atom klor (Cl) yang menerima satu elektron akan kelebihan muatan negatif. Atom klor (Cl) yang pada mulanya bersifat netral mempunyai 17 proton dan 17 elektron, jika menerima satu elektron dari luar maka atom klor (Cl) akan menjadi bermuatan -1 atau ditulis Cl-. Ion yang bermuatan negatif secara umum disebut anion.

Perhatikan proses pembentukan garam dapur (NaCl).

            SERAH TERIMA ELEKTRON PADA PEMBENTUKAN GARAM DAPUR

Sebuah ion positif (kation) memiliki jumlah elektron lebih sedikit dari proton yang ada pada inti atom, sebaliknya ion negatif (anion) memiliki jumlah elektron lebih banyak dari proton. Dengan kata lain, atom yang melepaskan elektron akan menjadi ion yang bermuatan positif, sedangkan atom yang menerima elektron akan menjadi ion yang bermuatan negatif. Pada contoh pembentukan garam NaCl. Ion Na+ dan ion Cl- tarik-menarik secara elektrostatik membentuk senyawa NaCl yang netral. Senyawa yang terbentuk dari kation dan anion disebut senyawa ionik. Gaya tarik-menarik (gaya elektrostatik) antara kation dan anion dalam senyawa tersebut disebut ikatan ion. Kebanyakan unsur-unsur di alam berbentuk ion-ion. Seperti garam dapur yang kita konsumsi setiap hari dalam bumbu masakan terbentuk dari interaksi tarik menarik antara ion Na+ dengan ion Cl-. Dengan demikian, garam NaCl merupakan senyawa ionik.

Pada senyawa NaCl, kation dan anion tersusun selang-seling secara teratur sedemikian rupa  sehingga tarikmenarik antara Na+  dan Cl- terjadi maksimal. Susunan seperti itu disebut dengan istilah kristal.

Pada umumnya unsur-unsur dalam bentuk logam cenderung melepaskan elektron, sehingga akan bermuatan positif (membentuk kation), sedangkan unsur non logam akan cenderung menerima elektron sehingga bermuatan negatif (membentuk anion). Kecenderungan suatu atom untuk menerima atau melepas elektron sehingga menjadi stabil juga dapat diketahui dari jumlah elektron terluar. Atom yang memiliki elektron terluar lebih dari 5 cenderung mengikat atau menerima elektron, sedangkan atom yang memiliki elektron kurang dari 4 cenderung melepaskan elektron.

Minuman penyegar atau yang biasa disebut minuman isotonik mengandung beberapa jenis ion. Misalnya ada ion kalium (K+), ion kalsium (Ca²⁺), ion magnesium (Mg²⁺), ion klorida (Cl-) dan mungkin juga ada gugusan atom yang berupa ion seperti ion karbonat (CO32-) dan ion hidrogen karbonat (HCO3-). Ion-ion tersebut secara normal sudah ada dalam tubuh kita, namun karena kita melakukan aktivitas yang berat seperti berlari atau bermain sepak bola, maka ion-ion tersebut akan dikeluarkan dari tubuh melalui keluarnya keringat. Hal ini menyebabkan ion-ion dalam tubuh berkurang sehingga tubuh kita terasa lelah. Ion-ion dalam tubuh yang hilang karena keluar bersama keringat dapat digantikan dari makanan dan minuman yang kita konsumsi, sehingga tubuh kita akan menjadi segar kembali. Agar atom-atom berada dalam keadaan stabil, atom-atom juga dapat menggunakan bersama sejumlah elektron. Contoh paling sederhana adalah atom hidrogen (H) yang mempunyai satu elektron. Gas hidrogen di alam bukan sebagai H tetapi sebagai H2. Gas H2 mempunyai dua elektron yang digunakan bersama. Jumlah dua elektron tersebut menyerupai elektron terluar gas mulia helium (He).

         PENGGUNAAAN ELEKTRON BERSAMA PADA PEMBENTUKAN H2

Begitu pula dengan atom klor (Cl) mempunyai 7 elektron pada tingkat energi atau kulit atom M sehingga kekurangan satu elektron agar menjadi lebih stabil. Untuk melengkapi jumlah 8 elektron pada kulit terluarnya, atom Cl menggunakan bersama satu elektron dari atom Cl lain sehingga membentuk Cl2

              PENGGUNAAN BERSAMA DUA ELEKTRON PADA PEMBENTUKAN Cl2

Pembentukan ikatan kimia melalui penggunaan bersama elektron antardua atom disebut dengan ikatan kovalen. Pada contoh gas hidrogen dan gas klor di atas masing-masing menggunakan bersama satu pasang elektron. Ikatan yang terbentuk antara atom H dengan H atau Cl dengan Cl biasanya ditulis dengan lambang H—H atau Cl—Cl. Satu tanda garis ‘—‘ mewakili satu pasang elektron yang digunakan bersama. Unsur oksigen (O) dan nitrogen (N) di alam terdapat sebagai gas O2 dan N2. Bagaimana gas oksigen (O2) dan gas nitrogen (N2) terbentuk. Agar lebih stabil atom O memerlukan 2 elektron agar kulit terluarnya terisi 8 elektron. Agar memenuhi keadaan itu atom O menggunakan bersama dua pasang elektron. Atom nitrogen mempunyai 5 elektron pada kulit terluarnya sehingga kekurangan 3 elektron. Oleh sebab itu, atom N akan berikatan dengan atom N yang lain menggunakan bersama 3 pasangan elektron.  Ikatan kovalen pada gas oksigen dapat ditulis dengan O=O sedangkan pada gas nitrogen dapat ditulis N ≡N. Ingat! Banyaknya garis yang menghubungkan kedua atom tersebut menunjukkan banyaknya pasangan elektron yang digunakan bersama.

Pada molekul air (H2O), satu atom oksigen mengikat dua atom hidrogen. Air merupakan senyawa di mana atom-atomnya berikatan secara kovalen. Demikian juga gas CO2, satu atom C mengikat dua atom O yang kedua atom ini menggunakan bersama pasangan elektron. Senyawa-senyawa yang  ntaratomnya berikatan kovalen disebut senyawa kovalen.

Pencapaian kestabilan atom-atom dari suatu unsur yang ada di alam dengan cara pelepasan dan penerimaan elektron atau penggunaan bersama pasangan elektron menyebabkan atom-atom dapat bergabung satu sama lain membentuk molekul. Molekul-molekul tersebut menyusun suatu senyawa. Oleh karena itu, molekul-molekul glukosa yang terdiri atas atom-atom C, H, dan O bergabung membentuk senyawa C6H12O6 yang rasanya manis. Molekul-molekul glukosa bergabung satu dengan yang lain membentuk rantai panjang menghasilkan molekul rantai panjang penyusun amilum.

Siti Zubaedah, dkk., 2015 Ilmu Pengetahuan Alam/Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan.-- Jakarta: Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan