Ikatan Hidrogen

Ikatan hidrogen adalah ikatan yang terbentuk antara atom hidrogen dengan atom yang sangat elektronegatif (atom F, O, dan N). syarat utama terbentuknya suatu ikatan hidrogen adalah atom Hidrogen yang akan membentuk ikatan hidrogen harus terikat pada gugus atom F-H, O-H, dan N-H. atom hidrogen tersebut akan membentuk ikatan hidrogen dengan atom F, O, dan N dari gugus atom tersebut.

Untuk lebih jelasnya lihat penjelasan pada Gambar 1.

Gambar 1. Dua molekul H2O yang terhubung dengan ikatan hidrogen (garis putus-putus).

Pada gambar 1 dapat dilihat bahwa terdapat dua molekul H2O yang terhubung dengan ikatan hidrogen. Ikatan hidrogen terjadi antara atom O pada molekul H2O dengan atom H pada molekul H2O yang lainnya. Ikatan hidrogen tersebut ditandai dengan garis putus-putus pada gambar 1 tersebut. Pada molekul H2O, atom O yang terikat dengan 2 atom H memiliki 2 pasang elektron bebas. Pasangan elektron bebas pada atom O tersebut yang akan berikatan membentuk ikatan hidrogen dengan atom hidrogen dari molekul H2O lainnya.

Untuk memberikan pemahaman yang lebih baik, maka diberikan contoh ikatan hydrogen pada molekul lain seperti terlihat pada Gambar 2.

Gambar 2. Molekul air dan molekul etanol yang terhubung dengan ikatan hydrogen pada atom O dari H2O dan atom H dari etanol.

Pada gambar 2 dapat dilihat bahwa molekul etanol (CH3-CH2-OH) berikatan hidrogen (garis putus-putus) dengan molekul H2O (Air). Atom H pada gugus hidroksil (-OH) dari etanol berikatan hidrogen dengan atom O dari molekul H2O.

Ikatan hidrogen yang terjadi antara molekul etanol dan molekul air, juga dapat terjadi seperti pada gambar 3. Ikatan hidrogen terbentuk antara atom O dari gugus hidroksil (-OH) dari etanol yang berikatan dengan atom H dari molekul H2O.

Gambar 3. Molekul air dan molekul etanol yang terhubung dengan ikatan hidrogen pada atom H dari H2O dan atom O dari etanol.

Donor dan akseptor ikatan hidrogen

Syarat terbentuknya ikatan hidrogen adalah adanya atom H yang terikat pada atom dengan keelektronegatifan yang tinggi yaitu atom F, O, dan N. jadi dibutuhkan atom H dan atom dengan keelektronegatifan yang tinggi yaitu F, O, dan N. Dari atom tersebut, yang bertindak sebagai donor ikatan hidrogen adalah atom H. sedangkan yang bertindak sebagai akseptor ikatan hidrogen adalah atom F, O, dan N.

Gambar 4. Dua molekul H2O yang terhubung dengan ikatan hidrogen. Atom H sebagai donor ikatan hidrogen dan atom O sebagai akseptor ikatan hidrogen.

Sifat magnetik dari atom dikenal ada dua yaitu diamagnetik dan paramagnetik.

Untuk menentukan sifat magnetik dari suatu atom, kita dapat melihat konfigurasi elektron dari atom tersebut.

Atom yang memiliki pasangan elektron pada konfigurasi elektronnya, maka atom tersebut bersifat diamagnetik.

Sedangkan atom yang memiliki satu atau lebih elektron yang tidak berpasangan pada konfigurasi elektronnya, maka atom tersebut bersifat paramagnetik.

Sebagai contoh kita lihat Fe dan Zn. Atom Fe memiliki nomor atom 26, sedangkan atom Zn memiliki nomor atom 30.

Konfigurasi elektron dari Fe dapat dilihat pada Gambar 1. Sedangkan konfigurasi Zn dapat dilihat pada Gambar 2.

Gambar 1. Konfigurasi elektron Fe

Berdasarkan gambar 1 terlihat bahwa Fe memiliki 4 elektron yang tidak berpasangan pada orbital 3d (lihat lingkaran merah pada gambar 1). Sedangkan Zn semua elektronnya telah berpasangan. Oleh karena itu, maka Fe memiliki sifat paramagnetik, sedangkan Zn memiliki sifat diamagnetik.

Gambar 2. Konfigurasi elektron Zn

Atom yang bersifat diamagentik tidak terpengaruh oleh medan magnet, sedangkan atom yang bersifat paramagnetik akan terpengaruh oleh medan magnet.

Isoelektronik adalah kation atau anion yang memiliki konfigurasi elektron yang sama. Logam Natrium dengan nomor atom 11 ketika melepaskan 1 elektron pada kulit terluarnya akan membentuk kation Na+ dengan jumlah elektron 10. Logam Magnesium dengan nomor atom 12 ketika melepaskan 2 elektron pada kulit terluarnya akan membentuk kation Mg2+ dengan jumlah elektron 10. Jadi kation Na+ dan Mg2+ merupakan kation isoelektronik karena memiliki jumlah elektron yang sama. Untuk lebih sederhananya dapat dilihat pada Tabel 1.

Tabel 1. Konfigurasi elektron logam Na, Mg, dan Al, serta kation logam Na+, Mg2+, dan Al3+.

AtomKonfigurasi elektronKationKonfigurasi elektron
Na1s22s22p63s1Na+1s22s22p6
Mg1s22s22p63s2Mg2+1s22s22p6
Al1s22s22p63s23p1Al3+1s22s22p6

Berdasarkan tabel 1, maka dapat disimpulkan bahwa Kation Na+, Mg2+, dan Al3+ adalah isoelektronik.

Begitupun sebaliknya untuk nonlogam dapat membentuk deret isoelektronik pada anionnya. Atom Oksigen yang memiliki nomor atom 8, ketika menerima 2 elektron membentuk anion O2- dengan total jumlah elektron sebanyak 10 elektron. Hal yang sama juga untuk atom Fluor dengan nomor atom 9, akan menerima 1 elektron membentuk ion F, sehingga jumlah elektronnya adalah 10 elektron. Hal ini dapat dilihat pada Tabel 2.

Tabel 2. Konfigurasi elektron nonlogam N, O, dan F, serta anion N3-, O2-, dan F.

AtomKonfigurasi elektronAnionKonfigurasi elektron
N1s22s22p3N3-1s22s22p6
O1s22s22p4O2-1s22s22p6
F1s22s22p5F1s22s22p6

Berdasarkan tabel 2, maka dapat disimpulkan bahwa Anion N3-, O2-, dan F adalah isoelektronik.

Model mekanika kuantum yang dikembangkan oleh Erwin Schrödinger yang dikenal dengan persamaan gelombang Schrödinger merepresentasikan perilaku elektron di sekitar inti atom. Persamaan ini diberikan untuk atom satu elektron, menunjukkan hubungan antara fungsi gelombang electron (Ψ), energi total (E) dan potensial sistem (V).

Persamaan turunan kedua kedua fungsi gelombang di sepanjang setiap koordinat Cartesian x, y, dan z, yaitu:

Persamaan gelombang Schrödinger ini akan memiliki makna jika Ψ dikuadratkan (Ψ2). Ψ2 merupakan probabilitas menemukan elektron di titik mana pun di sekitar inti. Akan terdapat sejumlah solusi untuk persamaan gelombang. Setiap solusi menggambarkan orbital yang berbeda dan distribusi probabilitas yang berbeda untuk elektron dalam orbital tersebut. Setiap orbital ini didefinisikan secara unik oleh satu set tiga bilangan bulat, yaitu: n, l, dan m. Ketiga bilangan bulat ini merupakan set bilangan kuantum yaitu bilangan kuantum utama (n), azimuth (ℓ), dan magnetik (m).

Suatu kation logam memiliki daya polarisasi. Untuk menentukan daya polarisasi tersebut, maka dapat ditentukan dengan melakukan perhitungan kerapatan muatannya.

Kerapatan muatan adalah jumlah satuan muatan dikalikan muatan proton dalam coulomb dibagi dengan volume ion, yaitu sebagai berikut:

Contoh:

Untuk kation logam natrium Na dengan muatan +1 yang memiliki jari-jari ion sebesar 116 pm, maka kerapatan muatan Natrium adalah:

Semakin besar kerapatan muatan, maka kation semakin mudah terpolarisasi.

Pada materi ini akan dijelaskan mengenai struktur zat padat yang sederhana yaitu SC (Simple Cubic/kubus sederhana), BCC (Body Centered Cubic/Kubus berpusat badan), dan FCC (face centerd cubic/kubus berpusat muka).

A. Model

1. Simple Cubic (Kubus Sederhana)

    SC adalah struktur padatan yang sederhana karena atom-atom tersusun pada susunan kubus di setiap sudut dari kubus. Penggambaran penyusunannya dapat dilihat pada gambar 1.

    Gambar 1. Struktur Kubus Sederhana

    2. Body Centered Cubic (Kubus Berpusat Badan)

    Penggambaran struktur BCC yaitu sama seperti kubus sederhana, namun memiliki tambahan atom pada pusat kubus, seperti terlihat pada Gambar 2.

    Gambar 2. Struktur Kubus Berpusat Badan

    3. Face Centered Cubic (Kubus Berpusat Muka)

    Penggambaran struktur FCC yaitu sama seperti kubus sederhana, namun memiliki tambahan atom pada masing-masing sisi kubus, seperti terlihat pada Gambar 3.

    Gambar 3. Struktur Kubus Berpusat Muka

    B. Jumlah atom

    Pada struktur SC, kita memiliki atom-atom pada masing-masing sudut kubus. Untuk 1 sel satuan (1 unit kubus) maka jumlah atom yang berkontribusi pada kubus sederhana adalah 1/8 atom. Sehingga total atom pada kubus sederhana adalah 1/8 atom × jumlah sudut kubus = 1/8 × 8 = 1 atom.

    Pada struktur BCC, untuk 1 sel satuan selain kita memiliki 1/8 atom pada masing-masing sudut kubus, terdapat pula 1 atom pada pusat kubus. Sehingga total atom pada kubus BCC adalah {(1/8 atom × jumlah sudut kubus) + 1 atom pada pusat kubus} = {(1/8 × 8) + 1} = 1+1 atom = 2 atom.

    Pada struktur FCC, untuk 1 sel satuan selain kita memiliki 1/8 atom pada masing-masing sudut kubus, terdapat pula 1/2 atom pada masing-masing sisi kubus (6 sisi kubus). Sehingga total atom pada kubus FCC adalah {(1/8 atom × jumlah sudut kubus) + (1/2 atom + 6 sisi kubus)} = {(1/8 atom × 8) + (1/2 atom × 6)} = 1 atom + 3 atom = 4 atom.

    Sabaniah Indjar Gama, Rolan Rusli, Nindya Yolanda Basir, 2024. Lilin Aromaterapi dari Ekstrak Bunga Kenanga (Cananga odorata). Jurnal Riseta Naturafarm 1 (2), 60-68.

    Ghinaa Fairuuz Lithiflika, Febrina Mahmudah, Rolan Rusli, 2024. Formulasi Sediaan Gel Pewarna Rambut dari Ekstrak Bunga Rosela (Hibiscus sabdariffa L.). Indonesian Journal of Pharmaceutical Science and Technology 6 (1), 139-147.

    Andi Mulahaera M. H, Rolan Rusli, Nurus Sobah, 2024. Karakteristik dan Pola Pengobatan Analgesik pada Pasien Post Sectio Caesarea di Rumah Sakit X Samarinda. Jurnal Mandala Pharmacon Indonesia 10 (1), 123-129.

    Ferawati Salempang Putri, Maryam Jamila Arief, Rolan Rusli, 2024. Uji Aktivitas Antiinflamasi Akut Ekstrak Etanol dan Ekstrak Air Daun Telang (Clitoria ternatea L.) dengan Induksi Karagenan. Jurnal Mandala Pharmacon Indonesia 10 (1), 151-156.

    Anna Fauziyyah Rizqullah Ardani, Wisnu Cahyo Prabowo, Rolan Rusli, 2024. Antibacterial Activity Test from Stem Bark of Mangrove Rhizophora apiculata Against Escherichia coli, Salmonella enterica, and Streptococcus mutans Bacteria: Uji Aktivitas Antibakteri dari Kulit Batang Mangrove Rhizophora apiculata Terhadap Bakteri Escherichia coli, Salmonella enterica, dan Streptococcus mutans. Journal Pharmasci (Journal of Pharmacy and Science), 17-21.

    Wahidah Asni, Vita Olivia Siregar, Rolan Rusli, 2024. Formulation of Handwash Essential Oil and Hydrosol of Lime Peel (Citrus aurantifolia) as Antibacterials: Formulasi Handwash Minyak Atsiri dan Hidrosol Kulit Jeruk Nipis (Citrus aurantifolia) Sebagai Antibakteri. Journal Pharmasci (Journal of Pharmacy and Science), 109-114.

    Muhammad Irfan, Lisna Meylina, Agung Ramadhani, Rolan Rusli, 2024. Synthesis and Toxicity Tests of N-Carbothioamide-3-(2, 4-Dichlorophenyl)-5-(4-Hydroxy-3-Methoxyphenyl) Pyrazoline.Journal of Tropical Pharmacy and Chemistry 8 (1), 65-69.

    Fikri Novan, Nur Masyithah Zamruddin, Rolan Rusli, 2024. Analisis Kualitas Madu Lebah (Heterotrigona itama) di Desa Bhuana Jaya Kecamatan Tenggarong Seberang Kabupaten Kutaikertanegara. Jurnal Riseta Naturafarm 1 (1), 1-7.

    Rolan Rusli, Reyni Prasetyani, 2024. Aspek Ekonomi dan Budaya pada Kebijakan Publikasi Jurnal Internasional dalam Dunia Pendidikan Tinggi di Indonesia. Jurnal Riseta Soshum 1 (1), 1-4.

    (more…)