IKATAN LOGAM: SIFAT, CARA PEMBENTUKAN DAN CONTOH - KIMIA - 2025

The ikatan logam adalah salah satu yang memegang atom dari unsur-unsur logam erat bersama-sama. Ini ada dalam logam dan mendefinisikan semua sifat fisiknya yang mencirikannya sebagai bahan yang keras, ulet, mudah dibentuk dan konduktor panas dan listrik yang baik.

Dari semua ikatan kimia, ikatan logam adalah satu-satunya ikatan di mana elektron tidak terletak secara eksklusif di antara sepasang atom, tetapi terdelokalisasi di antara jutaan ikatan tersebut dalam semacam lem atau "lautan elektron" yang mengikatnya erat. atau kohesif.

Ikatan logam tembaga

Misalnya logam tembaga. Dalam tembaga, atom Cu melepaskan elektron valensinya untuk membentuk ikatan logam. Di atas ikatan ini direpresentasikan sebagai kation Cu ²⁺ (lingkaran biru) yang dikelilingi elektron (lingkaran kuning). Elektron tidak diam: mereka bergerak sepanjang kristal tembaga. Namun, dalam logam kita tidak berbicara secara formal tentang kation, tetapi tentang atom logam netral.

Ikatan logam diverifikasi dengan memeriksa sifat-sifat unsur logam, serta paduannya. Ini mengintegrasikan serangkaian bahan mengkilap, perak, tangguh, keras, yang juga memiliki titik leleh dan titik didih tinggi.

Bagaimana ikatan logam terbentuk?

Ikatan logam dalam seng

Ikatan logam hanya terbentuk antara satu set atau sekelompok atom logam. Agar elektron dapat berpindah ke seluruh kristal logam, harus ada "jalan raya" yang dapat mereka lalui. Ini dirancang dari tumpang tindih semua orbital atom dari atom tetangga.

Sebagai contoh, perhatikan deretan atom seng, Zn · Kumpulan foto Zn. Atom-atom ini tumpang tindih dengan orbital atom valensinya untuk membuat orbital molekul. Pada gilirannya, orbital molekul ini tumpang tindih dengan orbital lain dari atom Zn tetangganya.

Setiap atom seng menyumbang dua elektron untuk berkontribusi pada ikatan logam. Dengan cara ini, tumpang tindih atau penyatuan orbital molekul, dan atom yang disumbangkan oleh seng, menghasilkan "jalan raya" di mana elektron terdelokalisasi di seluruh kristal seolah-olah mereka adalah lem atau lautan elektron, yang menutupi atau mandi semua atom logam.

Sifat ikatan logam

Struktur

Ikatan logam berasal dari struktur kompak, di mana atom-atom bersatu erat, tanpa jarak yang memisahkannya. Tergantung pada jenis struktur tertentu, terdapat kristal yang berbeda, beberapa lebih padat dari yang lain.

Dalam struktur logam, seseorang tidak berbicara tentang molekul, tetapi tentang atom netral (atau kation, menurut perspektif lain). Kembali ke contoh tembaga, di dalam kristal yang dipadatkan tidak terdapat molekul Cu ₂ , dengan ikatan kovalen Cu-Cu.

Reorganisasi

Ikatan logam memiliki sifat mengatur ulang dirinya sendiri. Ini tidak terjadi dengan ikatan kovalen dan ionik. Jika ikatan kovalen putus, itu tidak akan terbentuk kembali seolah-olah tidak terjadi apa-apa. Selain itu, muatan listrik pada ikatan ion tidak berubah-ubah kecuali jika terjadi reaksi kimia.

Pertimbangkan misalnya logam merkuri untuk menjelaskan hal ini.

Ikatan logam antara dua atom merkuri yang bersebelahan, Hg ·roulette Hg, dapat pecah dan terbentuk kembali dengan atom tetangga lainnya jika kristal mengalami gaya eksternal yang mengubah bentuknya.

Dengan demikian, ikatan diatur ulang saat kaca mengalami deformasi. Ini memberi logam sifat-sifat sebagai bahan yang ulet dan mudah dibentuk. Jika tidak, mereka akan pecah seperti pecahan kaca atau keramik, bahkan saat panas.

Konduktivitas termal dan listrik

Sifat ikatan logam yang elektronnya terdelokalisasi juga memberi logam kemampuan untuk menghantarkan panas dan listrik. Ini karena, karena elektron terdelokalisasi dan bergerak ke mana-mana, elektron secara efektif mentransmisikan getaran atom seolah-olah itu adalah gelombang. Getaran ini diterjemahkan menjadi panas.

Di sisi lain, ketika elektron bergerak, ditinggalkan ruang kosong yang dapat ditempati oleh orang lain, sehingga memiliki kekosongan elektronik yang melaluinya lebih banyak elektron dapat "berjalan" dan dengan demikian menghasilkan arus listrik.

Pada prinsipnya, tanpa membahas teori fisika di balik fenomena tersebut, berikut adalah penjelasan umum tentang konduktivitas listrik logam.

Kilau metalik

Elektron yang terdelokalisasi dan bergerak juga dapat berinteraksi dengan dan menolak foton dalam cahaya tampak. Bergantung pada kepadatan dan permukaan logam, logam ini dapat menunjukkan warna abu-abu atau perak yang berbeda, atau bahkan kilau warna-warni. Kasus yang paling luar biasa adalah kasus tembaga, merkuri dan emas, yang menyerap foton dengan frekuensi tertentu.

Delokalisasi elektron

Untuk memahami ikatan logam perlu dipahami apa yang dimaksud dengan delokalisasi elektron. Tidak mungkin menentukan di mana elektron berada. Namun, dapat diperkirakan di wilayah ruang mana mereka mungkin ditemukan. Dalam ikatan kovalen AB, pasangan elektron didistribusikan di ruang yang memisahkan atom A dan B; mereka kemudian dikatakan berada di antara A dan B.

Akan tetapi, dalam ikatan logam AB, tidak dapat dikatakan bahwa elektron berperilaku dengan cara yang sama seperti pada ikatan kovalen AB. Mereka tidak terletak di antara dua atom spesifik A dan B, tetapi menyebar atau diarahkan ke bagian lain dari padatan di mana ada juga yang dipadatkan, yaitu, terikat erat, atom A dan B.

Jika demikian, elektron dari ikatan logam dikatakan terdelokalisasi: mereka bergerak ke segala arah di mana terdapat atom A dan B, seperti yang ditunjukkan pada gambar pertama dengan atom tembaga dan elektronnya.

Oleh karena itu, dalam ikatan logam kita berbicara tentang delokalisasi elektron-elektron ini, dan karakteristik ini bertanggung jawab atas banyak sifat yang dimiliki logam. Teori lautan elektron juga didasarkan padanya.

Contoh ikatan logam

Beberapa metal link yang biasa digunakan dalam kehidupan sehari-hari adalah sebagai berikut:

- Elemen metalik

Seng

Ikatan logam dalam seng

Pada seng, logam transisi, atomnya dihubungkan oleh ikatan logam.

Emas (Au)

Emas murni, seperti paduan bahan ini dengan tembaga dan perak, saat ini banyak digunakan dalam perhiasan mewah.

Tembaga (Cu)

Logam ini banyak digunakan dalam aplikasi kelistrikan, berkat sifat konduksi listriknya yang sangat baik.

Perak (Ag)

Mengingat sifatnya, logam ini banyak digunakan baik dalam aplikasi perhiasan halus maupun di bidang industri.

Nikel (Ni)

Dalam keadaan murni biasanya digunakan untuk pembuatan koin, baterai, pengecoran atau berbagai bagian logam.

Kadmium (Cd)

Ini adalah bahan yang sangat beracun dan digunakan dalam pembuatan baterai.

Platinum (Pt)

Ini digunakan dalam perhiasan halus (paduan dengan emas), dan dalam pembuatan alat ukur laboratorium dan implan gigi.

Titanium (Ti)

Logam ini biasa digunakan dalam rekayasa, serta dalam pembuatan implan osteosintetik, aplikasi industri, dan perhiasan.

Timbal (Pb)

Bahan ini digunakan dalam pembuatan konduktor listrik, lebih khusus lagi, untuk pembuatan selubung luar kabel telepon dan telekomunikasi.

- Senyawa logam

Baja biasa

Reaksi besi dengan karbon menghasilkan baja biasa, bahan yang jauh lebih tahan terhadap tekanan mekanis dibandingkan besi.

Besi tahan karat

Variasi bahan di atas dapat ditemukan dengan menggabungkan baja biasa dengan logam transisi seperti kromium dan nikel.

Perunggu

Ini diproduksi dengan menggabungkan tembaga dengan timah, dalam proporsi perkiraan masing-masing 88% dan 12%. Ini digunakan dalam pembuatan koin, peralatan dan ornamen umum.

Paduan merkuri

Berbagai paduan merkuri dengan logam transisi lain, seperti perak, tembaga dan seng, menghasilkan amalgam yang digunakan dalam kedokteran gigi.

Paduan Chrome Platinum

Jenis paduan ini banyak digunakan untuk membuat silet.

Pieltre

Paduan timah, antimon, amplop dan bismut ini biasa digunakan untuk membuat peralatan rumah tangga.

Kuningan

Ini dihasilkan dengan menggabungkan tembaga dengan seng, masing-masing dalam proporsi 67% dan 33%. Ini digunakan dalam pembuatan item perangkat keras.

Teori Laut Elektron

Representasi sederhana dari lautan elektron. Sumber: Muskid

Gambar di atas menggambarkan konsep lautan elektron. Menurut teori lautan elektron, atom logam melepaskan elektron valensinya (muatan negatif) menjadi ion atom (muatan positif). Elektron yang dilepaskan menjadi bagian dari laut di mana mereka terdelokalisasi untuk setiap inci kristal logam.

Namun, ini tidak berarti bahwa logam terdiri dari ion; atomnya sebenarnya netral. Kita tidak berbicara tentang ion Hg ⁺ dalam merkuri cair, tetapi tentang atom Hg netral.

Cara lain untuk memvisualisasikan lautan elektron adalah dengan mengasumsikan netralitas atom. Jadi, meskipun mereka memberikan elektron mereka untuk menentukan ikatan logam yang membuat mereka tetap kohesif, mereka juga langsung menerima elektron lain dari daerah kristal lain, sehingga mereka tidak pernah memperoleh muatan positif.

Teori ini menjelaskan mengapa logam bersifat ulet, dapat dibentuk, dan bagaimana ikatan dapat diatur ulang untuk memungkinkan deformasi kristal tanpa putus. Beberapa orang menyebut lautan elektron ini "semen elektronik", karena ia mampu bergerak, tetapi dalam kondisi normal, ia memadat dan menjaga atom-atom logam tetap kokoh.

Referensi

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kimia (Edisi ke-8). CENGAGE Learning.
2. Menggigil & Atkins. (2008). Kimia anorganik. (Edisi keempat). Mc Graw Hill.
3. Wikipedia. (2020). Ikatan logam. Dipulihkan dari: en.wikipedia.org
4. Editor Encyclopaedia Britannica. (4 April 2016). Ikatan logam. Encyclopædia Britannica. Diperoleh dari: britannica.com
5. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (29 Januari 2020). Ikatan Logam: Definisi, Sifat, dan Contoh. Diperoleh dari: thinkco.com
6. Jim Clark. (29 September 2019). Ikatan Metalik. Kimia LibreTexts. Diperoleh dari: chem.libretexts.org
7. Mary Ellen Ellis. (2020). Apa itu Ikatan Metalik? - Definisi, Properti & Contoh. Belajar. Diperoleh dari: study.com