Struktur Atom dan Ikatan Antar Atom

Tugas Mata Kuliah Fisika Material

Nama :             1. Fransiskus Armanto                        (1317041015)

                        2. Gusti Ayu Made S W                     (1317041016)

                        3. Herullah                                          (1317041017)

BAB II. STRUKTUR ATOM DAN IKATAN ANTAR ATOM

 

Foto ini menunjukkan bagian bawah tubuh tokek.

Tokek, kadal tropis tidak berbahaya, adalah hewan yang sangat menarik dan luar biasa. Mereka memiliki kaki yang sangat lengket yang melekat pada hampir semua permukaan. Karakteristik ini memungkinkan mereka untuk cepat berlari di dinding vertikal dan di sepanjang sisi bawah permukaan horisontal. Bahkan,tokek dapat menahan massa tubuhnya dengan satu kaki. Rahasia dari kemampuan luar biasa ini adalah adanya rambut mikroskopis kecil dengan jumlah yang sangat banyak pada masing-masing bantalan kaki mereka. Ketika rambut ini melakukan kontak dengan permukaan, sebuah tarikan lemah (yaitu, tarikan van der Waals) dilakukan antara molekul rambut dan molekul di permukaan. Fakta bahwa rambut ini begitu kecil dan begitu banyak menjelaskan mengapa grips tokek pada permukaan begitu erat. Untuk melepaskan cengkeramannya, yang tokek hanya meringkukkan jari kakinya, dan menempelkan rambutnya jauh dari permukaan.

MENGAPA Struktur STUDI Atom dan Ikatan interatomik?

Alasan penting untuk memiliki pemahaman tentang ikatan interatomic dalam padatan adalah bahwa, dalam beberapa kasus, jenis obligasi memungkinkan kita untuk menjelaskan materi properti. Sebagai contoh, perhatikan karbon, yang mungkin ditampilkan sebagai gabungan grafit dan berlian. Sedangkan grafit relatif lembut dan memiliki rasa seperti "berminyak", berlian adalah bahan yang paling sulit dikenal. Perbedaan dramatis pada properti ini secara khusus digunakan untuk jenis ikatan interatomic yang ditemukan dalam grafit yang tidak ada di berlian (lihat Bagian 12.4).

2.1 PENDAHULUAN

Beberapa sifat penting dari bahan padat tergantung pada susunan geometri atom, dan juga interaksi yang ada di antara atom atau molekul konstituen. Pada bab ini, dengan cara persiapan untuk diskusi selanjutnya, menganggap beberapa konsep yang mendasar dan penting, struktur atom, konfigurasi electron dalam atom dan tabel periodik, dan berbagai jenis obligasi interatomik primer dan sekunder yang terus bersama-sama atom menghasilkan sebuah padatan. Topik-topik ini ditinjau secara singkat, dengan asumsi bahwa beberapa bahan sudah tidak asing bagi pembaca.

2.2 KONSEP FUNDAMENTAL

Setiap atom terdiri dari inti yang sangat kecil yang terdiri dari proton dan neutron, yang dikelilingi oleh electron yang bergerak. Kedua elektron dan proton bermuatan listrik, muatan magnetnya adalah 1,60 x 10^-19 C, dimana electron bermuatan negative dan proton bermuatan positif, sedangkan neutron adalah netral. Massa partikel untuk subatomik ini sangat kecil,  proton dan neutron memiliki aproksimasi massa yang sama, 1,67 x 10^-27 kg, yang secara signifikan lebih besar dari electron yaitu 9,11 x 10^-31 kg.

Setiap unsur kimia selalu ditandai dengan jumlah proton dalam inti, atau nomor atom (Z). Untuk atom netral, nomor atom juga sama dengan jumlah elektron. Nomor atom ini berkisar dari 1 untuk hidrogen hingga 92 untuk uranium, yang tertinggi yang terjadi secara alami pada elemen.

Massa atom (A) dari atom tertentu dapat dinyatakan sebagai jumlah dari massa proton dan neutron dalam inti. Jika jumlah proton adalah sama untuk semua atom dari unsur yang diberikan, jumlah neutron (N) mungkin adalah sebuah variabel. Jadi atom dari beberapa elemen memiliki dua atau lebih massa atom yang berbeda, yang disebut isotop. Berat atom dari unsur sesuai dengan rata-rata yang terukur dari massa atom isotop yang terjadi secara alami. Satuan massa atom (sma) dapat digunakan untuk perhitungan berat atom.

Tujuan Pembelajaran

Setelah penelitian yang cermat bab ini Anda harus dapat melakukan hal berikut:

1. Nama dua model atom dikutip, dan catatanperbedaan antara mereka.

2. Jelaskan penting kuantum mekanikPrinsip yang berhubungan dengan elektron energi.

3. (a) merencanakan skematis menarik, menjijikkan, danenergi bersih dibandingkan pemisahan interatomic untuk dua atom atau ion.

(b) Catatan pada plot ini pemisahan ekuilibriumdan energi ikatan.

4. (a) Jelaskan secara singkat ionik, kovalen, logam,hidrogen, dan van der Waals obligasi.

(b) Perhatikan bahan yang menunjukkan masing-masingjenis ikatan.

1 Syarat muncul dalam cetak tebal didefinisikan dalam Glosarium, yang mengikuti Lampiran E.

2  Istilah "massa atom" benar-benar lebih akurat daripada "berat atom" karena, dalam hal ini konteks, kita berhadapan dengan massa dan tidak berat. Namun, berat atom, dengan konvensi, terminologi yang disukai dan akan digunakan di seluruh buku ini. Pembaca harusdicatat bahwa tidak perlu untuk membagi berat molekul oleh konstanta gravitasi.nomor atom isotope berat atom satuan massa atom.

2.3 elektron dalam atom

Model atom

Selama akhir abad kesembilan belas disadari bahwa banyak fenomena melibatkan elektron dalam padatan tidak dapat dijelaskan dalam hal mekanika klasik. Kemudian diikuti oleh pembentukan seperangkat prinsip dan hukum yang mengatur sistem entitas atom dan subatom yang kemudian dikenal sebagai mekanika kuantum. Pemahaman tentang perilaku elektron dalam atom dan padatan kristal harus melibatkan diskusi tentang konsep mekanika kuantum. Namun, eksplorasi rinci prinsip-prinsip ini adalah di luar lingkup buku ini, dan hanya pemaparan yang sangat dangkal dan disederhanakan yang diberikan.

Salah satu hasil awal mekanika kuantum adalah penyederhanaan model atom Bohr, di mana elektron diasumsikan berputar di sekitar inti atom di orbit yang berbentuk diskrit, dan posisi setiap elektron tertentu lebih atau kurang didefinisikan dalam istilah yang disebut orbital. Model atom dapat dilihat dalam Gambar 2.1.

Gambar 2.1 Model Atom Bohr

Prinsip penting lain dari mekanika kuantum adalah menetapkan bahwa energy elektron yang terkuantisasi, dimana elektron hanya diperbolehkan untuk memiliki nilai-nilai energi tertentu. Elektron dapat berubah energi, tetapi harus membuat sebuah lompatan kuantum baik mengikuti energi yang lebih tinggi (dengan penyerapan energi) atau ke energi yang lebih rendah (dengan emisi energi). Seringkali, akan lebih mudah untuk berpikir bahwa energi elektron sebagai sesuatu yang diperbolehkan untuk dikaitkan dengan suatu tingkat energi atau bagian. Bagian-bagian ini tidak terus menerus dikaitkan dengan energy, hanya bagian yang berdekatan dipisahkan oleh energy yang terbatas. Sebagai contoh, bagian ini diperbolehkan untuk atom hidrogen Bohr yang diwakili pada Gambar 2.2a. Energi ini diambil menjadi negatif, sedangkan referensi nol adalah terikat atau bebas elektron. Tentu saja, elektron tunggal yang terkait dengan atom hidrogen hanya akan mengisi satu dari bagian-bagian ini.

Dengan demikian, model Bohr merupakan upaya awal untuk menggambarkan elektron di atom, baik dari segi posisi (orbital elektron) dan energi (energi terkuantisasitingkat). Model Bohr ini akhirnya ditemukan memiliki beberapa keterbatasan yang signifikan karena ketidakmampuannya untuk menjelaskan beberapa fenomena yang melibatkan elektron. Sebuah resolusi dicapai dengan model gelombang-mekanik, dimana electron dianggap menunjukkan kedua karakteristik seperti gelombang dan partikel-seperti. Dengan iniModel, elektron tidak lagi diperlakukan sebagai partikel bergerak dalam diskrit orbital, posisi dianggap probabilitas keberadaan elektron yang diberbagai lokasi di sekitar inti. Dengan kata lain, posisi digambarkan olehdistribusi probabilitas atau awan electron.

Gambar 2.2 (a) tiga electron bagian energi dari atom hidrogen.(Diadaptasi dari W. G.Moffatt, G.W.Pearsall, dan J.Wulff,Struktur dansifatBahan,Struktur, p. 10.Hak Cipta © 1964 olehJohn Wiley & Sons,New York. dicetak ulangdengan izin dari JohnWiley & Sons, Inc.)((b)Orbital elektron Inti kemungkinanJarak dari inti.

Gambar 2.3 Perbandingan(a) Bohr dan (b) Model Gelombang Mekanik atom dalam electron distribusi. (Diadaptasi dariZ. D. Jastrzebski, TheAlam dan SifatTeknik Material, 3edisi, p. 4. Hak Cipta ©1987 oleh John Wiley & Sons,New York. Dicetak ulangizin dari John Wiley & Sons, Inc.)

Bilangan kuantum

Menggunakan gelombang mekanik, setiap elektron dalam sebuah atom ditandai dengan empat parameter disebut nomor kuantum. Ukuran, bentuk, dan orientasi spasial dari electron kerapatan probabilitas ditentukan oleh tiga bilangan kuantum. Selanjutnya,Tingkat energi Bohr terpisah menjadi subkulit elektron, dan bilangan kuantum mendikte jumlah bagian dalam setiap subkulit. Kulit ditentukan oleh jumlah kuantum utama n, yang dapat mengambil nilai-nilai yang tidak terpisahkan dimulai dengan kesatuan; kadang-kadang kulit ditunjuk oleh huruf K, L, M, N, O, dan sebagainya, yang sesuai masing-masing. Kedua, l menandakan subkulit, yang dilambangkan olehhuruf kecil huruf-huruf s, p, d, f atau; hal itu berkaitan dengan bentuk subkulit elektron. Selain itu, jumlah subkulit ini dibatasi oleh besarnya n. Jumlah bagian energi untuk setiap subkulit ditentukan dengan jumlah kuantum ketiga. Untuk s subkulit, ada keadaan energi tunggal, sedangkan untuk p, d, dan f dengan tiga, lima, dan tujuh bagian masing-masing. Dengan tidak adanya medan magnet luar, bagian-bagian dalam setiap subkulit adalah identik. Namun,ketika medan magnet diterapkan bagian-bagian ini subkulit membagi, masing-masing bagian dengan asumsienergi yang sedikit berbeda.ml.n? 1, 2, 3, 4, 5. Terkait dengan setiap elektron adalah saat spin, yang harus berorientasi baikatas atau bawah. Terkait dengan momen spin adalah bilangan kuantum keempat, untukyang dua nilai yang mungkin (dan), satu untuk masing-masing orientasi spin.Dengan demikian, model Bohr selanjutnya disempurnakan oleh gelombang mekanik, di mana pendahuluandari tiga bilangan kuantum baru menimbulkan subkulit elektron dalamsetiap shell. Sebuah perbandingan dua model ini atas dasar ini diilustrasikan,untuk atom hydrogen .

 

Diagram tingkat energi yang lengkap untuk berbagai kerang dan subkulit menggunakanmodel gelombang-mekanik ditunjukkan pada Gambar 2.4. Beberapa fitur dari diagram adalahPerlu dicatat. Pertama, semakin kecil jumlah kuantum utama, semakin rendah energy tingkat; misalnya, energi keadaan 1s adalah kurang dari keadaan 2s, yang padagilirannya lebih rendah dari 3s. Kedua, dalam setiap shell, energi tingkat subkulit meningkatdengan nilai jumlah l kuantum. Misalnya, energi 3d sebuahbagian lebih besar dari 3p, yang lebih besar dari 3s. Akhirnya, mungkin ada tumpang tindih dalam energi dari bagian di satu shell dengan bagian-bagian di shell yang berdekatan, yang terutama berlakud dan f bagian; misalnya, energi dari bagian 3d lebih besar daripada untuk 4s.

Elektron Konfigurasi

Pembahasan sebelumnya telah ditangani terutama dengan elektron bagian-nilai energy yang diizinkan untuk electrons.To menentukan cara di mana bagian-bagian ini dipenuhidengan elektron, kita menggunakan prinsip eksklusi Pauli, kuantum mekanik lainkonsep. Prinsip ini menetapkan bahwa setiap bagian elektron dapat menyimpan tidak lebih dari duaelektron, yang harus memiliki spin berlawanan. Dengan demikian, s, p, d, dan f subshells mungkin setiap mengakomodasi,masing-masing, total 2, 6, 10, dan 14 elektron;Jumlah maksimum elektron yang dapat menempati masing-masing empat kerang pertama.Tentu saja, tidak semua bagian mungkin dalam atom diisi dengan elektron. Untuk kebanyakanatom, elektron mengisi terendah keadaan energi mungkin dalam kulit elektron dansubshells, dua elektron (memiliki spin berlawanan) per bagian. Ketika semua elektron menempati energi terendah sesuai dengan pembatasan tersebut di atas, sebuah atomdikatakan dalam keadaan dasar. Namun, elektron transisi ke keadaan energi yang lebih tinggiyang mungkin, seperti yang dibahas dalam Bab 18 dan 21. Konfigurasi elektron atau strukturatom merupakan cara di mana bagian-bagian ini ditempati. Dalamnotasi konvensional jumlah elektron dalam setiap subkulit ditandai dengan superscriptsetelah shell-subkulit designation.For contoh, konfigurasi electron untuk hidrogen, helium, dan natrium yang, masing-masing, 1s1, 1s2, dan 1s2 2s2 2p6 3s1. Pada titik ini, komentar mengenai konfigurasi elektron ini diperlukan.Pertama, elektron valensi adalah mereka yang menempati kulit terluar. Elektron ini sangat penting; seperti yang akan terlihat, mereka berpartisipasi dalam ikatan antaraatom untuk membentuk atom dan molekul agregat. Selain itu, banyak darisifat fisik dan kimia padatan didasarkan pada elektron valensi tersebut.Selain itu, beberapa atom telah apa yang disebut "konfigurasi elektron yang stabil";yaitu, bagian-bagian dalam terluar atau kulit elektron valensi yang benardiisi. Biasanya ini sesuai dengan pendudukan hanya s dan p bagian untukkulit terluar dengan total delapan elektron, seperti dalam neon, argon, kripton dan;Satu pengecualian adalah helium, yang hanya berisi dua 1s elektron. Unsur-unsur ini(Ne, Ar, Kr, dan Dia) adalah inert, atau mulia, gas, yang hampir tidak aktifkimiawi. Beberapa atom dari unsur-unsur yang memiliki cangkang valensi terisi berasumsistabil konfigurasi elektron dengan memperoleh atau kehilangan elektron untuk membentuk ion bermuatan, atau dengan berbagi elektron dengan atom lain. Ini adalah dasar untuk beberapa bahan kimiareaksi, dan juga untuk ikatan atom dalam padatan, seperti yang dijelaskan dalam Bagian 2.6.Dalam keadaan khusus, dan orbital p bergabung untuk membentuk hibridaspn orbital, di mana n menunjukkan jumlah orbital p yang terlibat, yang mungkin memilikinilai 1, 2, atau 3. 3A, 4A, 5A dan kelompok elemen dari tabel periodic (Gambar 2.6) adalah mereka yang paling sering membentuk hibrida ini. Kekuatan pendorong untuk pembentukan orbital hibrida adalah keadaan energi yang lebih rendah untuk elektron valensi. Untuk karbon hibrida sp3 adalah kepentingan utama dalam kimia organik dan polimer. Bentuk hibrida sp3 adalah apa yang menentukan (atau tetrahedral) angle ditemukandalam rantai polimer.

2.4 TABEL BERKALA

Semua elemen telah diklasifikasikan sesuai dengan konfigurasi elektron dalam tabel periodik . Di sini, unsur-unsur yang terletak dengan meningkatnya jumlah atom, dalam tujuh baris horizontal disebut periode. Pengaturan sedemikian rupa sehingga semua elemen tersusun dalam kolom tertentu atau kelompok memiliki struktur elektron valensi yang sama,serta kimia dan sifat fisik. Properti ini berubah secara bertahap bergerak horizontal di setiap periode dan vertikal ke bawah setiap kolom.Unsur-unsur diposisikan di Grup 0, kelompok paling kanan, adalah gas inert,yang telah diisi kulit elektron dan konfigurasi elektron yang stabil. Kelompok VIIA danVIA unsur adalah satu dan dua elektron masing-masing kekurangan dan memiliki struktur stabil. Grup VIIA elemen (F, Cl, Br, I, dan At) kadang-kadang disebut halogen. Logam alkali dan alkali (Li, Na, K, Be, Mg, Ca, dll)diberi label sebagai Grup IA dan IIA, memiliki, masing-masing, satu dan dua elektron lebih stabil dalam tiga periode yang panjang, Grup IIIB melaluiIIB, yang disebut logam transisi, yang telah terisi sebagian bagian d elektron dandalam beberapa kasus satu atau dua elektron di kulit energi yang lebih tinggi berikutnya. Kelompok IIIA,IVA, dan VA (B, Si, Ge, As, dll) karakteristik tampilan yang peralihan antaralogam dan non logam berdasarkan struktur elektron valensi mereka. Seperti yang dicatat dari tabel periodik, sebagian besar elemen benar-benar datang di bawahklasifikasi logam. Ini kadang-kadang disebut unsur elektropositif,menunjukkan bahwa mereka mampu melepaskan beberapa elektron valensi mereka untuk menjadiion bermuatan positif. Selain itu, unsur-unsur yang terletak di sisi kananmeja yang elektronegatif; yaitu, mereka siap menerima elektron untuk membentuk negative ion bermuatan, atau kadang-kadang mereka berbagi elektron dengan atom lain. Gambar 2.7menampilkan nilai-nilai elektronegativitas yang telah ditetapkan untuk berbagai elemendiatur dalam tabel periodik. Sebagai aturan umum, elektronegativitas meningkat dalam bergerakdari kiri ke kanan dan dari bawah ke atas. Atom lebih cenderung untuk menerima electron jika kulit terluarnya hampir penuh, dan jika mereka kurang "terlindung" dari (yaitu,lebih dekat ke) inti.

 2,5 GAYA DAN ENERGI IKATAN

Pemahaman tentang banyak sifat fisik bahan didasarkan padapengetahuan tentang kekuatan interatomik yang mengikat atom bersama-sama. Mungkinprinsip ikatan atom yang terbaik diilustrasikan dengan mempertimbangkan interaksiantara dua atom yang terisolasi karena mereka dibawa ke dekat dari yang tak terbataspemisahan. Pada jarak jauh, interaksi dapat diabaikan, tetapi sebagai atomPendekatan, setiap diberikannya kekuatan di sisi lain. Kekuatan ini terdiri dari dua jenis, menarikdan menjijikkan, dan besarnya masing-masing adalah fungsi dari pemisahan atau interatomic kaki.Satu asal kekuatan yang menarik FA tergantung pada jenis tertentuikatan yang ada antara besarnya dua atoms.The dari gayaTarik bervariasi dengan jarak, yang diwakili skematis pada Gambar 2.8a. Pada akhirnya,kulit elektron terluar dari dua atom mulai tumpang tindih, dan menjijikkan yang kuatkekuatan FR datang ke dalam bermain. Gaya total FN antara dua atom hanya jumlah yangkedua komponen menarik dan menjijikkan; itu adalah,FN? FA? FR (2.2) yang juga merupakan fungsi dari pemisahan interatomik, seperti juga diplot pada Gambar 2.8a.Ketika FA dan FR keseimbangan, atau menjadi sama, tidak ada gaya total; itu adalah,(2.3)Kemudian keadaan keseimbangan ada. Pusat dari dua atom akan tetap terpisaholeh keseimbangan jarak r0. Untuk banyak atom, r0 adalah sekitar 0,3 nm. Setelah dalam posisi ini, dua atom akan melawan setiapmencoba untuk memisahkan mereka dengan kekuatan yang menarik, atau mendorong mereka bersama-sama olehtindakan menjijikkan.Kadang-kadang lebih mudah untuk bekerja dengan energi potensial antaradua atom bukan kekuatan. Secara matematis, energi (E) dan gaya (F) terkait sebagai di mana EN, EA, dan ER masing-masing bersih, menarik, dan energi menjijikkanuntuk dua atom yang terisolasi dan berdekatan.Gambar 2.8b plot menarik, menjijikkan, dan bersih energi potensial sebagai fungsi daripemisahan interatomik selama dua atom. Kurva bersih, yang lagi jumlah daridua lainnya, memiliki palung energi potensial atau juga di sekitar minimum. Di sini, samajarak kesetimbangan, r0, sesuai dengan jarak pemisahan di minimumkurva energi potensial. Energi ikatan untuk dua atom ini, E0, sesuai denganenergi pada titik minimum ini (juga ditunjukkan pada Gambar 2.8b); itu merupakan energy yang akan diperlukan untuk memisahkan dua atom ini untuk pemisahan yang tak terbatas.Meskipun pengobatan sebelumnya telah menangani situasi yang ideal melibatkanhanya dua atom, kondisi serupa namun lebih kompleks ada untuk bahan padat karena kekuatan dan energi interaksi antara banyak atom harus dipertimbangkan. Namun demikian,energi ikatan, analog dengan E0 di atas, dapat berhubungan dengan masing-masingatom. Besarnya energi ikatan ini dan bentuk energi memisahan bervariasi dari bahan material, dan mereka berdua bergantung pada jenis ikatan atom. Selanjutnya, sejumlah sifat material bergantung pada E0, bentuk kurva, dan jenis ikatan. Misalnya, bahan yang memiliki besar energi ikatan biasanya juga memiliki suhu leleh tinggi; pada suhu kamar,zat padat terbentuk untuk energi ikatan besar, sedangkan untuk yang kecil energi bagian gas disukai; Cairan menang ketika energi adalah dari menengah besarnya. kekakuan mekanik(atau modulus elastisitas) dari bahan tergantung pada bentuk yang berlaku. Suatu kemiringan untuk bahan yang relatif kaku pada posisi r=r0 pada kurva akan cukup curam; lereng yang dangkal untuk lebihbahan yang fleksibel. Selanjutnya, berapa banyak material memperluas atas pemanasan atau kontraksetelah pendinginan (yaitu, koefisien linier ekspansi termal) terkait denganbentuk yang kurva E0-versus-r0 (lihat Bagian 19.3). Sebuah dalam dan sempit "palung,"yang biasanya terjadi untuk bahan yang memiliki energi ikatan yang besar, biasanya berkorelasidengan koefisien ekspansi termal rendah dan relatif kecil dimensiperubahan untuk perubahan suhu.Tiga jenis ikatan primer atau kimia yang ditemukan dalam padatan-ionik,kovalen, dan logam. Untuk setiap jenis, ikatan harus melibatkan valensielektron; Selanjutnya, sifat ikatan tergantung pada struktur electron atom konstituen. Secara umum, masing-masing tiga jenis ikatan timbuldari kecenderungan atom untuk mengasumsikan struktur elektron yang stabil, seperti yanggas inert, dengan sepenuhnya mengisi kulit elektron terluar.Pasukan sekunder atau fisik dan energi juga ditemukan di banyak bahan padat;mereka lebih lemah dari yang utama, tapi tetap mempengaruhi fisiksifat dari beberapa bahan. Bagian yang mengikuti menjelaskan beberapa macam obligasi interatomik primer dan sekunder.

2. Ikatan Atom Pada Bahan Padat

Gaya dan Energi Ikat

Ketika atom didekatkan dari suatu jarak yang tak terbatas. Pada jarak jauh interaksi bisa di abaikan, tetapi ketika atom saling mendekati, masing-masing meberikan gaya ke yang lainnya. Gaya ini ada dua macam tarik atau tolak, dan besarnya merupakan fungsi jarak antar atom. Sumber gaya tarik tergantung pada jenis ikatan yang ada antara dua atom dan    adalah gaya tolak. Gaya netto  antar dua atom adalah jumlah kedua komponen tarik dan tolak yaitu:

 

Jika   dan sama besar , tidak ada gaya netto sehingga :

Secara matematik, energi (E) dan gaya (F) di hubungkan dengan;

Atau untuk system atom,

Dimana  dan  masing-masing adalah energi netto, energi tarik, dan energi tolak .

Ikatan Primer

a)      Ikatan Ion

Biasanya ditemukan pada senyawa yang dibangun oleh unsur logam dan bukan logam. Atom logam akan memberikan electron valensinya ke atom-atom non logam. Pada proses ini semua atom akan menjadi stabil atau mempunyai konfigurasi gas mulia dan bermuatan listrik, yaitu atom-atom ini menjadi ion. Sodium klorida ( ) adalah material ion klasik. Atom sodium bisa mendapatkan struktur electron neon (dan muatan positif tunggal) dengan menyerahkan satu electron valensi  ke atom klorin. Jenis ikatan ini digambarkan secara scematik pada gambar 3 di bawah ini.

Gambar3. Skema ikatan ion Natrium Klorida )

Gaya ikat tarik menarik adalah coloumbik yaitu ion positif dan negatif tarik menarik satu sama lain karena adanya muatan listrik netto. Untuk dua ion yang terisolasi, energi tarik EA adalah fungsi jarak atom sesuai dengan

dan energi tolak adalah:

 

Pada perumusan diatas A,B dan n adalah kostanta yang harganya tergantung pada masing-masing sistem ion.

b).  Ikatan Kovalen

Pada ikatan kovalen konvigurasi electron stabil diperoleh dengan membagi electron antara atom yang berdekatan. Dua atom yang berikatan masing-maing akan menyumbangkan minimal satu electron keikatan, dan electron yang dipakai bersama bisa dianggap di punyai bersama oleh kedua atom. Ikatan kovalen digambarkan secara skematik pada gambar 4 di bawah ini untuk molekul metana.

Gambar 4. Ikatan kovalen molekul metana

Jumlah ikatan kovalen yang mungkin untuk satu atom ditentukan oleh jumlah electron valensi. Untuk electron valensi  N sebuah atom bisa berikatan kovalen paling banyak 8-N’ dengan atom lainnya.

c)   Ikatan Logam

Ikatan logam jenis ikatan polimer terakhir, ditemukan pada logam dan paduanya. Material logam mempunyai satu, dua, atau paling banyak tiga electron valensi. Dengan model ini electron valensi tidak terikat kepada atom tertentu pada bahan padat namun  lebih kurang ia akan bebas bergerak melewati keseluruhan logam. Electron ini bisa dianggap dimiliki oleh logam secara keseluruhan atau membentuk lautan elektron atau awan electron. Gambar 5 memperlihatkan ilustrasi skematik ikatan logam.

Ikatan ini bisa lemah atau kuat, jangkauan energinya antara 68 kJ/mol (0,7 ev/atom) untuk raksa hingga 850 kJ/mol (8,8 ev/atom) untuk wolfram. Temperature lelh masing-masing berturut-turut yaitu -39 dan 3410  (-38 dan 6170 ).

Gambar 5. Skema ikatan logam

Ikatan Sekunder atau Ikatan Van Der Waals

Ikatan sekunder, van der waals adalah lemah jika dibandingkan dengan ikatan primer atau kimia: energi ikat biasanya dalam kisaran 10 kJ/mol (0,1 ev/atom). Ikatan sekunder timbul antara semua atom atau molekul, tapi keberadaanya tidak jelas jika salah satu dari ketiga jenis ikatan primer ada. Ikatan sekunder dibuktikan oleh gas mulia, yang yang mempunyai struktur electron yang stabil, dan juga diantara molekul yang strukturnya berikatan kovalen.

Gaya ikatan sekunder timbul dari dipol atom atau molekul. Pada dasarnya  sebuah dipol listrik timbul jika ada jarak pisah antara bagian positif dan negative dari sebuah atom atau molekul. Ikatan di hasilkan dari gaya tarik-menarik coulombik antara ujung positif sebuah dipol dan bagian negative dari dipol yang berdekatan.

a)      Ikatan Dipol Terimbas yang Berfluktuasi

Sebuah dipol bisa dihasilkan atau diimbaskan ke sebuah atom atau molekul yang simetris secara listrik, yaitu distribusi ruang keseluruhan electron simetris terhadap inti bermuatan positif. Sebagaimana diperlihatkan pada gambar 6(a). Semua atom mengalami gerak vibrasi konstan, yang akan menyebabkan distorsi seketika dan berumur pendek terhadap simetri listrik pada beberapa atom atau molekul dan menimbulkan dipol listrik kecil, seperti yang digambarkan pada gambar 6(b).

Gambar 6. (a) simetrik elektrik atom, (b)dipol terimbas

Salah satu dipol ini pada giliranya bisa menimbulkan sebuah pergerakan pada distribusi electron dari molekul atau atom yang berdekatan, yang membuat atom atau molekul kedua ini menjadi dipol yang kedian dengan lemah ditarik atau diikat ke atom atau molekul yang pertama: ini adalah satu jenis ikatan van der waals. Gaya-gaya tarik ini bisa timbul diantara sejumlah besar atom atau molekul, dimana gaya-gaya ini bersifat sementara dan berfluktuasi terhadap waktu.

b)   Ikatan Antara Dipol Molekul Polar dan Dipol Molekul Terimbas

momen dipol permanen timbul pada beberapa molekul karena susunan yang tidak simetris dri daerah yang bermuatan positif dan negative, molekul ini disebut molekul polar. Gambar 7 merupakan penggambaran skematik dari molekul hydrogen klorida. Momen dipol permanen timbul dari muatan netto dari muatan positif dan negative yang masing-masing berkaitan dengan ujung-ujung hydrogen dan klorin dari molekul HCl.

Gambar 7. Skema molekul HCL

Molekul polar juga bisa mengimbaskan dipol pada molekul non polar didekatnya, dan sebuah ikatan akan terbentuk sebagai hasil gaya tarik menarik antara dua molekul ini. Lebih jauh, besar ikatan ini akan lebih besar dari pada dipol terimbas yang berfluktuasi.

c)   Ikatan Dipol Permanen

Gaya van der waals juga akan timbul diantara molekul polar yang berdekatan. Energi ikat yang trkait lebih besar secara significan dari pada energi ikat yang ada pada dipol terimbas. Jenis ikatan sekunder yang paling kuat, ikatan hydrogen, adalah kasus khusus dari ikatan molekul polar. Ikatan ini terjadi antara molekul dimana hydrogen berikatan kovalen dengan fluorin (sebagai HF) dengan oksigen (sebagai O ), dengan nitrogen (sebagai ).

Untuk setiap ikatan H-F, H-O atau H-N, electron hydrogen tunggal dibagi bersama dengan atom lainya. Maka ujung hydrogen dari ikatan pada dasarnya adalah proton terbuka yang bermuatan positif, yang tak terlindungi oleh electron. Ujung molekul yang bermuatan positif sangat tinggi ini mempunyai gaya tarik yang kuat terhadap ujung negative dari molekul yang berdekatan.

c)   Molekul

Molekul bisa didefinisikan sebagai sebuah kelompok atom yang terikat bersama –sama oleh ikatan primer yang kuat. Pada cairan terkondensasi dan bahan padat, ikatan antar molekulnya ialah ikatan sekunder lemah. Kosekuensinya, material molekul mempinyai temperature leleh dan didih yang rendah. Disisi lain banyak polimer modern, merupakan material molekul yang dibangun oleh molekul yang sangat besar, berada pada kondisi padat. Beberapa sifat dari mereka sangat bergantung kuat atas keberadaan ikatan sekunder van der waals dan hydrogen.