STRUKTUR KOVALEN RAKSA

1.      Struktur intan

a.      Struktur kovalen raksasa dari intan

Karbon memiliki susunan elektronik 2,4. Pada intan, tiap atom karbon berbagi elektron dengan empat atom karbon yang lain – membentuk empat ikatan tunggal.

Pada diagram beberapa atom karbon terlihat hanya membentuk dua ikatan (atau bahkan satu ikatan), tetapi hal ini bukanlah kasus yang sebernarnya. Kami hanya menunjukkan sebagian kecil dari struktur secara keseluruhan.

Struktur tersebut merupakan struktur kovalen raksasa – yang mana struktur tersebut terus berlanjut pada struktur tiga dimensi. Struktur ini bukan sebuah molekul, karena jumlah atom yang bergabung pada intan yang sebenarnya sangatlah bervariasi – tergantung pada ukuran kristal.

b.      Bagaimanakah cara menggambarkan struktur intan

Jangan mencoba untuk kelihatan sangat pintar dengan berusaha menggambarkan terlalu banyak struktur! Pelajarilah cara menggambar diagram yang diberikan di atas. Lakukan hal tersebut dengan mengikuti urutan-urutan:

Berlatihlah sampai kamu dapat menggambarkan dengan menggunakan tangan dalam waktu 30 detik.

c.       Sifat fisik intan

·         Memiliki titik leleh yang sangat tinggi (hampir 4000°C). Ikatan kovalen karbon-karbon yang sangat kuat pada seluruh struktur harus diputuskan seluruhnya terlebih dahulu sebelum terjadinya pelelehan.

·         Sangat keras. Sekali lagi hal ini membutuhkan pemutusan ikatan kovalen yang sangat kuat pada struktur 3 dimensi.

·         Tidak menghantarkan listrik. Semua elektron berikatan dengan sangat rapat antara atom-atomnya, dan elektron-eklektron tersebut tidak dapat bergerak dengan leluasa.

·         Tidak larut dalam air dan pelarut organik. Dalam hal ini tidak memungkinkan terjadinya dayatarik antara molekul pelarut dan atom karbon yang dapat membongkar dayatarik antara atom-atom karbon yang berikatan secara kovalen.

2.      Struktur grafit

a.      Struktur kovalen raksasa dari grafit

Grafit memiliki struktur lapisan (layer structure) yang sedikit sulit untuk digambarkan secara meyakinkan pada bentuk tiga dimensi. Diagram dibawah ini menunjukkan susunan atom pada tiap lapisan, dan cara lapisan menempati ruang.

Perlu diperhatikan bahwa kamu tidak dapat menggambarkan salah satu sisi lapisan yang tinjau dengan benar pada skala yang tepat sama seperti atom pada suatu bagian lapisan atau bagian lapisan yang lain dari diagram yang ditampilkan atau dibatasi.

Pada kasus seperti itu, adalah suatu hal yang penting untuk memberikan beberapa ide mengenai jarak yang terlibat. Jarak antar lapisan kurang lebih 2,5 kali dari jarak antara atom pada tiap lapisan.

Lapisan, tentunya, terdiri dari jumlah atom yang sangat banyak – tidak hanya beberapa atom seperti yang ditampilkan pada diagram.

Kamu mungkin membantah bahwa karbon dapat membentuk empat ikatan kovalen karena karbon memiliki empat elektron yang tidak berpasangan, yang mana pada diagram hanya terlihat membentuk tiga ikatan dengan atom karbon tetangganya. Diagram ini merupakan suatu bentuk penyedarhanaan, dan cenderung lebih menonjolkan susunan atom-atom dibandingkan dengan ikatan yang terbentuk.

b.      Ikatan pada grafit

Tiap atom karbon menggunakan tiga elektron yang dimilikinya untuk membentuk ikatan yang sederhana pada tiga atom karbon tetangga terdekatnya. Keadaan seperti ini membiarkan elektron keempat berada pada tingkat ikatan. "Cadangan" elektron pada tiap atom karbon tersebut menjadi terdelokalisasi pada seluruh bagian lembaran atom pada satu lapisan. Cadangan elektron tersebut tidak berhubungan secara langsung dengan pasangan atom tertentu, tetapi elektron tersebut bebas mengembara melintasi seluruh bagian lembaran atom.

Sesuatu hal yang penting bahwa elektron yang terdelokalisasi tersebut bebas bergerak ke bagian mana saja pada lembaran atom – iap elektron tidak terpaku pada atom karbon tertentu. Keadaan ini, bagaimanapun, tidak terjadi kontak secara langsung antara elektron yang terdelokalisasi pada suatu lembaran atom tertentu dengan elektron yang lain pada lembaran atom tetangganya.

Atom-atom yang terletak pada suatu lembaran berikatan satu sama lain melalui ikatan kovalen yang kuat – lebih kuat, pada faktanya, dibandingkan dengan ikatan pada intan karena adanya tambahan kekuatan ikatan yang disebabkan oleh elektron yang terdelokalisasi. Jadi bagaimana dengan lembaran-lembaran yang berikatan satu sama lain?

Pada grafit kamu memiliki contoh gaya dispersi van der Waals yang sangat istimewa. Selama elektron yang terdelokalisasi bergerak di seluruh bagian lembaran atom, dipol sesaat yang sangat besar dapat terbentuk dimana dipol sesaat ini akan menyebabkan dipol yang berlawanan pada lembaran-lembaran atom di atas dan dibawahnya – dan tentunya keadaan seperti ini terjadi pada seluruh bagian kristal grafit.

c.       Sifat fisik grafit

·         Memiliki titik leleh tinggi, sama seperti intan. Untuk melelehkan grafit, tidak hanya cukup memisahkan salah satu lembaran atom dari lembaran atom yang lainnya. Kamu harus memutuskan seluruh ikatan kovalen yang terdapat pada seluruh bagian struktur grafit.

·         Memiliki sifat lunak, terasa licin, dan digunakan pada pensil dan sebagai pelumas kering seperti pada kunci. Kamu dapat berfikir bahwa grafit kurang lebih seperti tumpukan kartu – tiap kartu kuat, tetapi kartu akan saling bergeser satu sama lain, atau akan merosot secara keseluruhan. Ketika kamu menggunakannya sebagai pensil, lembaran atom digosokkan dan menempel pada kertas.

·         Memiliki kerapatan yang lebih rendah dibandingkan intan. Hal ini disebabkan karena terdapat ruangan dalam jumlah yang relatif banyak yang mana ruangan tersebut merupakan "sampah" di antara lembaran-lembaran atom.

·         Tidak larut dalam air dan pelarut organik – dengan alasan yang sama seperti intan yang tidak larut. Dayatarik antara molekul pelarut dan atom karbon tidak akan pernah cukup kuat untuk melampaui ikatan kovalen yang kuat pada grafit.

·         Menghantarkan listrik. Elektron yang terdelokalisasi bebas bergerak di seluruh bagian lembaran atom. Jika setiap bagian grafit terhubung pada suatu sirkuit, elektron akan dapat berpindah dari ujung lembaran dan dapat digantikan oleh elektron yang baru pada ujung yang lain.

3.      Struktur silikon dioksida, SiO₂

Silikon dioksida juga dikenal sebagai silikon(IV) oksida.

4.      Struktur kovalen raksasa dari silikon dioksida

Terdapat tiga bentuk kristal silikon dioksida yang berbeda. Salah satu yang paling mudah diingat dan digambarkan adalah struktur yang berdasarkan pada struktur intan.

Silikon kristalin memiliki struktur yang sama dengan intan. Untuk mengubahnnya menjadi struktur silikon dioksida, sesuatu hal yang kamu perlukan adalah memodifikasi struktur silikon melalui penambahan beberapa atom oksigen.

Dengan catatan bahwa setiap atom silikon dijembatani ke atom silikon tetangganya dengan atom oksigen. Jangan lupa bahwa struktur ini hanya sebagian kecil dari keseluruhan struktur raksasa pada bentuk tiga dimensi.

a.      Sifat fisik silikon dioksida

·         Memiliki titik leleh yang tinggi – sangat bervariasi tergantung pada penyusun strukturnya (harus diingat bahwa struktur yang diberikan hanya salah satu dari tiga kemungkinan struktur), tetapi sekitar 1700°C. Ikatan kovalen silikon-oksigen yang sangat kuat harus diputuskan di seluruh bagian struktur sebelum pelelehan terjadi.

·         Keras. Karena itu dibutuhkan pemutusan ikatan kovalen yang sangat kuat.

·         Tidak menghantarkan listrik. Tidak terdapat elektron yang terdelokalisasi. Semua elektron terikat dengan kuat diantara atom-atomnya, dan tidak bebas bergerak.

·         Tidak larut dalam air dan pelarut organik. Tidak terdapat dayatarik yang memungkinkan antara molekul pelarut dan atom silikon atau oksigen yang dapat melampaui kekuatan ikatan kovalen pada struktur raksasa.