Gaya antar atom / molekul dan energi ikat

Oleh: Samik, S.Si, MSi

Bagaimana ikatan pertama kali terbentuk? Apa yang menyebabkan ion natrium dan ion klorida membentuk senyawa, dan apa yang mencegah penggabungan inti untuk membentuk satu unsur? Pertanyaan-pertanyaan ini membawa kita pada topik gaya antar atom / molekul dan pembentukan ikatan. Kita tahu bahwa atom mendekati satu sama lain hanya dengan jarak tertentu, dan kemudian, jika mereka membentuk senyawa, mereka akan mempertahankan jarak pemisahan ekuilibrium yang dikenal sebagai panjang ikatan. Ketika atom didekatkan dari suatu jarak yang tak terbatas. Pada jarak jauh, interaksi bisa diabaikan, tetapi ketika atom saling mendekati, masing-masing memberikan energi ke yang lainnya. Energi ini ada dua macam yaitu energi tarik (attractive energy) yang menyatukannya, dan juga energi tolak (repulsive energy) yang membuat atom jarak tertentu terpisah.

Energi tarik antar atom inilah yang menyebabkan mereka saling mendekati. Daya tarik ini disebabkan oleh kekuatan elektrostatik antara inti dan awan elektron dari atom yang terpisah. Energi tarik (U_A) berbanding terbalik dengan jarak pemisah, r; Artinya, semakin jauh atom yang terpisah, semakin lemah daya tariknya:

                                                 …(3.1)

Dimana a adalah konstanta, dan m adalah konstanta dengan nilai 1 untuk ion dan 6 untuk molekul. Perhatikan bahwa ada tanda negatif di Persamaan 3.1. Dengan perjanjian, kita akan mengacu pada energi tarik sebagai "energi negatif".

Ketika atom mulai saling mendekati, mereka hanya bisa berdekatan tanpa terjadi penggabungan inti karena sifat materi yang tak dapat ditembus. Selain itu kulit elektron terluar dari kedua atom mulai tumpang tindih, dan hasilnya adalah energi tolak, yang bernilai positif, melalui perjanjian. Konstituen utama dari energi tolak ini adalah inti nukleus dan elektron-elektron. Seperti energi yang menarik, energi tolak yang berbanding terbalik dengan jarak pemisah. Semakin dekat atom, semakin mereka saling menolak:

                                     …(3.2)

Dimana b dan n adalah konstanta. Nilai n disebut eksponen tolakan, bergantung pada konfigurasi inti luar atom (Elektron nonvalensi yang tersisa dan inti atom membentuk inti ion). Nilai eksponen tolakan diberikan pada Tabel 3.1.