Pengantar Ilmu Kimia

Pengantar ilmu KIMIA

Pengantar ilmu KIMIA Dr. Ria Qadariah Arief, SKM., M.Kes., Dwi Handajani, S.Pd., Laeli Nugraheni Herawati, S. Pd., Ni Putu Rahayu Artini, S.Si., M.Si., Nur Komariyah, M.Si., Siti Unvaresi Misonia Beladona, M.Si., Mokhamat Ariefin, M.Sc., Marvin Horale Pasaribu, S.Si., M.Si., Meiyanti Ratna Kumalasari, S.Si., M.Sc., Jovian Dian Pratama, S.Mat., M.Mat., Fithra Malvarinda, S.T., Tety Wahyuningsih Manurung, S.Si., M.Si.

Pengantar Ilmu Kimia Copyright© PT Penamudamedia, 2024 Penulis: Dr. Ria Qadariah Arief, SKM., M.Kes., Dwi Handajani, S.Pd., Laeli Nugraheni Herawati, S. Pd., Ni Putu Rahayu Artini, S.Si., M.Si., Nur Komariyah, M.Si., Siti Unvaresi Misonia Beladona, M.Si., Mokhamat Ariefin, M.Sc., Marvin Horale Pasaribu, S.Si., M.Si., Meiyanti Ratna Kumalasari, S.Si., M.Sc., Jovian Dian Pratama, S.Mat., M.Mat., Fithra Malvarinda, S.T., Tety Wahyuningsih Manurung, S.Si., M.Si. ISBN: 978-623-88989-2-3 Desain Sampul: Tim PT Penamuda Media Tata Letak: Enbookdesign Diterbitkan Oleh PT Penamuda Media Casa Sidoarium RT 03 Ngentak, Sidoarium Dodeam Sleman Yogyakarta HP/Whatsapp : +6285700592256 Email : [email protected] Web : www.penamuda.com Instagram : @penamudamedia Cetakan Pertama, Maret 2024 x + 204, 15x23 cm Hak cipta dilindungi oleh undang-undang Dilarang memperbanyak sebagian atau seluruh isi buku tanpa izin Penerbit

v Kata Pengantar lmu kimia merupakan cabang ilmu yang sangat penting dan melibatkan pemahaman tentang materi, struktur, sifat, dan perubahan zat. Buku ini dirancang untuk membantu pembaca memahami prinsip-prinsip dasar kimia, termasuk unsur, senyawa, reaksi kimia, dan aplikasi ilmu kimia dalam kehidupan sehari-hari. Melalui buku ini, kami berharap pembaca dapat memperoleh pengetahuan yang bermanfaat dan pemahaman yang kuat tentang ilmu kimia. Kami juga menyajikan contoh-contoh praktis dan eksperimen yang relevan untuk memperkuat pemahaman dan menghubungkan teori dengan aplikasi praktis. Kami berharap buku ini dapat menjadi panduan yang berguna bagi para mahasiswa, ilmuwan, dan siapa pun yang tertarik untuk mempelajari dasar-dasar ilmu kimia. Kami berharap buku ini dapat membangkitkan minat dan rasa ingin tahu pembaca dalam menjelajahi lebih dalam dunia menarik ilmu kimia. I

vi Daftar Isi Kata Pengantar ............................................................... v Daftar Isi ....................................................................... vi BAB 1 ATOM< ......................................................................... 1 A. Definisi Atom...................................................................................2 B. Struktur Atom..................................................................................3 C. Sifat Atom........................................................................................9 D. Nomor Atom Dan Nomor Massa...................................................10 E. Isotop.............................................................................................12 F. Elektron Dan Konfigurasi Elektron ................................................12 G. Elektron Valensi.............................................................................15 BAB 2 ORBITAL ..................................................................... 19 A. Orbital............................................................................................20 B. Bentuk Orbital .............................................................................24 C. Energi Orbital.................................................................................28

vii BAB 3 MOLEKUL .................................................................... 31 A. Pengertian Molekul.......................................................................32 B. Bentuk Molekul .............................................................................34 C. Pengaruh Bentuk Molekul Terhadap Sifat Kepolaran...................40 D. Interaksi Antar Molekul.................................................................41 BAB 4 CAIRAN DAN PERUBAHAN KEADAAN ........................... 45 A. Sifat-Sifat Cairan.............................................................................46 B. Perubahan Keadaan Cairan...........................................................51 E. Penerapan Perbahan Cairan dalam Kehidupan ............................57 BAB 5 STOIKIOMETRI ............................................................ 61 A. Pengertian Stoikiometri ................................................................63 B. Konsep Mol....................................................................................64 C. Rumus Molekul dan Rumus Empiris..............................................66 D. Pereaksi Pembatas........................................................................71 E. Persen Hasil (Yield)........................................................................74 F. Persen Kemurnian.........................................................................76

viii BAB 6 TERMODINAMIKA ....................................................... 79 A. Termodinamika .............................................................................80 B. Sistem dan Lingkungan Termodinamika .......................................82 C. Persamaan keadaan ......................................................................84 D. Kalor, Energi, Usaha ......................................................................86 E. Kalor ..............................................................................................88 F. Hukum Pertama Temodinamika....................................................91 G. Hukum Kedua Temodinamika .......................................................94 H. Perubahan Entropi dalam Sistem..................................................95 I. Perubahan Entropi dalam Lingkungan ..........................................96 J. Hukum Ketiga Termodinamika......................................................98 K. Energi Bebas Gibbs........................................................................98 L. Energi Bebas dan Kesetimbangan Kimia .....................................101 BAB 7 KESETIMBANGAN KIMIA ............................................. 105 A. Reaksi reversible dan kesetimbangan dinamis ...........................106 B. Konstanta kesetimbangan...........................................................108 C. Menuliskan Persamaan Kesetimbangan pada Kesetimbangan Homogen dan Heterogen............................................................110 D. Faktor yang Mempengaruhi Kesetimbangan ..............................113

ix BAB 8 KINETIKA KIMIA ........................................................ 119 A. Konsep Kinetika Reaksi................................................................121 B. Hukum Laju Reaksi ......................................................................123 C. Orde Reaksi .................................................................................125 D. Pengaruh Suhu Terhadap Laju Raksi ...........................................128 E. Teori Tumbukan ..........................................................................129 F. Faktor Yang Mempengaruhi Laju Reaksi.....................................130 BAB 9 REAKSI DALAM LARUTAN .......................................... 133 A. Definisi larutan ............................................................................134 B. Sifat-sifat Larutan ........................................................................135 C. Elektrolit dan Non elektrolit........................................................136 D. Proses Pembentukan Larutan .....................................................140 E. Konsentrasi Larutan ....................................................................141 F. Persamaan Ionik..........................................................................146 G. Aturan Kelarutan Senyawa Ionik di Air .......................................148 BAB 10 TITRASI DAN KURVA pH ............................................. 149 A. Titrasi...........................................................................................150 B. Kurva pH......................................................................................156

x BAB 1 1 REAKSI REDUKSI-OKSIDASI DAN ELEKTROKIMIA ......... 161 A. Reaksi Reduksi-Oksidasi (Redoks) ...............................................162 B. Elektrokimia.................................................................................173 BAB 12 ELEKTROLISIS AIR DAN PENGGUNAAN BATERAI ......... 181 A. Elektrolisis ...................................................................................182 B. Elektrolisis Air..............................................................................185 C. Penggunaan Baterai ....................................................................189 Daftar Pustaka ............................................................. 190 Tentang Penulis ........................................................... 199

Pengantar ilmu KIMIA 1 ATOM Dr. Ria Qadariah Arief, SKM., M.Kes 1. Memahami Konsep Dasar Atom 2. Mengenali partikel pembentuk atom (proton, neutron, dan elektron) 3. Memahami berbagai model atom seperti Model Dalton, Model Thomson, Model Rutherford, dan Model Bohr. 4. Memahami massa atom dan penggunaan satuan massa atom relatif Tujuan Pembelajaran:

2 Pengantar ilmu KIMIA A. Definisi Atom Kata "atom" berasal dari bahasa Yunani kuno, tepatnya dari kata "atomos". Kata ini terdiri dari dua bagian, yaitu "a-" yang berarti "tidak" atau "tanpa," dan "tomos" yang berarti "dapat dipotong" atau "tidak terbagi." Oleh karena itu, secara harfiah, "atomos" dapat diartikan sebagai "tidak dapat dipotong" atau "partikel yang tidak terbagi." Konsep ini mencerminkan pandangan kuno bahwa atom merupakan bagian paling kecil dan tak terpecah dari materi, suatu ide yang kemudian mengalami perkembangan dan transformasi seiring waktu sejalan dengan perkembangan ilmu pengetahuan (Akhadi, 2022). Pengembangan konsep atom merupakan perjalanan panjang dalam sejarah ilmu pengetahuan, melibatkan kontribusi penting dari sejumlah ilmuwan dari berbagai zaman. Pada abad ke-5 SM, Leukippos dan muridnya, Demokritos, merintis ide bahwa materi terdiri dari partikel tak terbagi yang disebut "atomos" atau atom. Pada awal abad ke-19, John Dalton merumuskan model atom pertama. Menurut model Dalton, atom adalah partikel tak terbagi, bersatu, dan homogen. Namun, eksperimen oleh J.J. Thomson dengan tabung hampa mengungkap keberadaan elektron, menggoyahkan keyakinan akan ketidakpecahan atom (Bader & Nguyen-Dang, 1981). Eksperimen hamburan partikel alfa oleh Ernest Rutherford pada awal abad ke-20 menunjukkan bahwa atom memiliki struktur yang lebih kompleks. Ditemukan bahwa sebagian besar ruang dalam atom sebenarnya kosong, dengan inti yang padat dan bermuatan positif. Model atom

Pengantar ilmu KIMIA 3 Rutherford menempatkan proton di dalam inti dan elektron mengelilinginya, menyerupai tata letak tata surya. Namun, model Rutherford menghadapi kendala dalam menjelaskan perilaku elektron. Niels Bohr kemudian mengembangkan model yang memasukkan konsep orbit kuantum dan energi diskrit. Meskipun model Bohr memperbaiki beberapa kelemahan, ia tetap memiliki keterbatasan. B. Struktur Atom 1. Partikel Pembentuk Atom Atom terdiri dari tiga partikel utama yang membentuk strukturnya, yaitu proton, neutron, dan elektron. a. Proton Proton adalah salah satu partikel subatom yang membentuk inti atom bersama dengan neutron. Proton memiliki muatan positif, setara dengan muatan negatif dari elektron. (Dirac & Fowler, 1997). b. Neutron Neutron adalah partikel subatom yang ditemukan dalam inti atom bersama dengan proton. Neutron tidak memiliki muatan listrik, sehingga ia bersifat netral (Goodhead, 2019). c. Elektron Elektron adalah partikel subatom yang mengorbit inti atom dan membentuk kulit elektron. Elektron memiliki muatan negatif dan bersama dengan proton, yang memiliki muatan positif, membentuk struktur dasar atom. Jumlah elektron di dalam suatu atom

4 Pengantar ilmu KIMIA sebanding dengan jumlah proton, sehingga atom bersifat netral secara keseluruhan. (Dirac & Fowler, 1997). 2. Model Atom Model atom mencerminkan upaya manusia untuk memahami struktur dan perilaku partikel subatomik yang membentuk dasar materi. a. Model Dalton Model atom Dalton, yang diusulkan oleh ilmuwan John Dalton pada awal abad ke-19, merupakan salah satu langkah pertama dalam perkembangan pemahaman manusia tentang struktur atom. Model ini, dikenal sebagai model bola billiard, menggambarkan atom sebagai entitas tak terbagi dan homogen. Dalton mengajukan ide bahwa setiap unsur kimia terdiri dari atom yang identik dan bahwa reaksi kimia terjadi melalui penggabungan atau pemisahan atom. Dia juga merumuskan hukum perbandingan tetap dan hukum perbandingan berganda, yang mendukung konsep atom sebagai partikel yang tidak dapat dipecah lebih lanjut (Bader & Nguyen-Dang, 1981). Konsep atom yang dikembangkan oleh Dalton mengemukakan bahwa atom menyeripau Meskipun model Dalton membawa konsep atom ke dalam dunia ilmiah, pengetahuan kita tentang atom telah berkembang pesat sejak saat itu. Eksperimen dan penemuan selanjutnya, seperti eksperimen tabung hampa oleh J.J. Thomson dan eksperimen hamburan partikel alfa oleh Ernest Rutherford, mengungkapkan adanya struktur internal dalam atom dan menyem-

Pengantar ilmu KIMIA 5 purnakan model-model berikutnya. Meskipun model Dalton mungkin sederhana, kontribusinya terhadap pengembangan ilmu kimia dan pemahaman dasar tentang struktur materi tidak dapat diabaikan. b. Model Thomson Model atom Thomson, dikemukakan oleh fisikawan J.J. Thomson pada akhir abad ke-19, menggambarkan atom sebagai suatu struktur positif yang tersebar dengan elektron bermuatan negatif yang tertanam di dalamnya. Model ini sering disebut sebagai "model kue krim" karena elektron dianggap tersebar seperti kismis dalam adonan kue krim, yang mewakili muatan positif atom. Model Thomson menyiratkan bahwa muatan positif dan negatif tersebar secara merata di seluruh atom (Xiang et al., 1997). Penemuan model ini berasal dari eksperimen tabung hampa, di mana Thomson mempelajari perilaku partikel bermuatan (elektron) dalam medan listrik dan magnet. Dari hasil eksperimennya, Thomson menyimGambar 1. Model Atom Thompson

6 Pengantar ilmu KIMIA pulkan bahwa partikel bermuatan negatif yang kecil ini, yaitu elektron, merupakan bagian intrinsik dari atom. Meskipun Model Thomson berhasil mengidentifikasi adanya partikel bermuatan negatif dalam atom, model ini memiliki kelemahan utama, yaitu tidak dapat menjelaskan struktur dalam atom yang seharusnya bila elektron memiliki massa dan muatan. Perkembangan lebih lanjut dalam eksperimen hamburan partikel alfa oleh Ernest Rutherford kemudian menyempurnakan pemahaman kita tentang struktur atom dan menggantikan Model Thomson dengan model yang lebih presisi. Meskipun demikian, model ini tetap penting karena memberikan kontribusi awal terhadap pemahaman struktur atom dan elektron. c. Model Rutherford Model atom Rutherford, diusulkan oleh fisikawan Ernest Rutherford pada awal abad ke-20, menggambarkan atom sebagai suatu sistem di mana sebagian besar massa atom terkonsentrasi di inti kecil yang bermuatan positif, sementara elektron mengelilingi inti ini dalam orbit. Model ini dikembangkan berdasarkan hasil eksperimen hamburan partikel alfa yang dilakukan oleh Rutherford dan rekan-rekannya. Dalam eksperimen ini, partikel alfa (bermuatan positif) ditembakkan pada lembaran emas yang sangat tipis. Sebagian besar partikel alfa melewati lembaran tanpa mengalami deviasi, tetapi beberapa mengalami hamburan signifikan. Dari hasil ini, Rutherford menyimpulkan bahwa atom sebagian besar terdiri dari

Pengantar ilmu KIMIA 7 ruang kosong, dan muatan positif terkonsentrasi di inti kecil di tengah atom (Eckstein & Mayer, 1999). Model atom Rutherford menempatkan proton (ditemukan beberapa tahun setelah eksperimen ini oleh Rutherford sendiri) di dalam inti dan elektron mengorbit inti ini seperti planet mengelilingi matahari dalam tata letak tata surya. Model ini berhasil menjelaskan fenomena hamburan partikel alfa dan memberikan pandangan baru tentang struktur atom yang menggantikan Model Thomson. Meskipun Model Rutherford memberikan pemahaman yang lebih baik tentang struktur atom, model ini memiliki beberapa kelemahan, terutama dalam menjelaskan mengapa elektron tidak kehilangan energi saat mengorbit inti dan mengapa elektron tidak jatuh ke inti karena gaya elektromagnetik. Pemecahan untuk masalah-masalah ini muncul kemudian dengan pengembangan model atom yang lebih canggih, seperti Model Bohr dan, akhirnya, model atom kuantum modern. Meskipun demikian, kontribusi Rutherford Gambar 2. Model Atom Rutherford

8 Pengantar ilmu KIMIA sangat penting dalam mengubah pandangan kita tentang dunia atom. d. Model Bohr Model atom Bohr, yang diusulkan oleh fisikawan Denmark Niels Bohr pada tahun 1913, merupakan langkah signifikan dalam pemahaman struktur atom. Model ini dikembangkan berdasarkan eksperimen spektroskopi dan konsep kuantum yang sedang berkembang pada saat itu. Model Bohr membawa inovasi dalam menjelaskan distribusi energi elektron di sekitar inti atom dan memberikan pemahaman yang lebih baik tentang spektrum garis atom (McKagan et al., 2008). Meskipun Model Bohr berhasil menjelaskan beberapa fenomena spektroskopi, model ini memiliki batasan, terutama dalam menjelaskan perilaku atom yang lebih kompleks. Meskipun demikian, konsepkonsep dalam Model Bohr memberikan dasar bagi perkembangan selanjutnya dalam fisika atom dan kuantum, dan kontribusinya membuka jalan bagi pengembangan model atom yang lebih canggih. Gambar 3. Model Atom Bohr

Pengantar ilmu KIMIA 9 C. Sifat Atom Atom adalah unit dasar materi yang memiliki sejumlah sifat khas yang mendefinisikan karakteristik dan perilakunya. Atom terdiri dari inti atom yang padat, yang mengandung proton bermuatan positif dan neutron netral, sementara elektron bermuatan negatif mengorbit inti dalam kulit-kulit elektron. Sifat dasar atom mencakup muatan listrik, dengan muatan positif dan negatif yang seimbang sehingga atom bersifat netral secara keseluruhan. Massa atom terkonsentrasi di dalam inti atom, dan jumlah proton dalam inti menentukan identitas kimia suatu unsur, disebut Nomor Atom. Atom memiliki sejumlah besar ruang kosong, dan mayoritas volume atom merupakan ruang di antara elektron dan inti atom. Elektron bergerak dalam kulit elektron dengan tingkat energi tertentu, dan perpindahan elektron antar tingkat energi dapat menyebabkan penyerapan atau emisi energi dalam bentuk foton. Atom dari suatu unsur dapat memiliki isotop, yaitu atom dengan jumlah neutron yang berbeda tetapi memiliki nomor atom yang sama. Sifat-sifat ini membentuk dasar bagi pemahaman kita tentang materi di tingkat atom dan memainkan peran kunci dalam menjelaskan sifat kimia dan fisika materi di alam semesta ini. 1. Massa Atom Perbandingan ukuran atom juga dapat dikaitkan dengan massa atom, menciptakan gambaran yang lebih lengkap tentang sifat mikroskopis unsur kimia. Meskipun massa atom secara umum berkorelasi dengan ukuran atom, ada variasi yang dapat dijelaskan

10 Pengantar ilmu KIMIA oleh jumlah proton dan neutron dalam inti atom. Jika kita mempertimbangkan massa atom, kita dapat melihat bahwa unsur dengan massa atom yang lebih besar cenderung memiliki ukuran atom yang lebih besar karena penambahan neutron dan proton di inti atom. Jari-jari atom yang lebih besar terkait dengan distribusi massa yang lebih besar di inti atom dan distribusi probabilitas yang lebih luas di sekitar inti. Perbandingan jari-jari atom, jari-jari kovalen, atau skala Van der Waals dapat memberikan pandangan tentang seberapa efektif massa atom memengaruhi ukuran relatif atom. Dengan memadukan konsep massa atom dengan perbandingan ukuran atom, kita dapat memahami lebih baik tentang kompleksitas dan keragaman struktur unsur kimia di tingkat mikroskopis (Barański, 2012). D. Nomor Atom Dan Nomor Massa 1. Nomor Atom (Z) Nomor Atom (Z) adalah angka yang menunjukkan jumlah proton dalam inti atom suatu unsur kimia. Dalam suatu atom netral, yang berarti jumlah proton sama dengan jumlah elektron, Nomor Atom juga Gambar 4. Peletakan nomor atom dan nomor massa pada Unsur

Pengantar ilmu KIMIA 11 mencerminkan jumlah elektron di sekitar inti atom. Nomor Atom adalah salah satu sifat dasar yang mendefinisikan suatu unsur dan membedakannya dari unsur lain dalam tabel periodic (Barański, 2012). Beberapa poin penting mengenai Nomor Atom (Z) adalah: a. Identitas Kimia Nomor Atom menentukan identitas kimia suatu unsur. Dua atom dengan Nomor Atom yang sama akan menjadi atom dari unsur yang sama, meskipun mereka dapat memiliki jumlah neutron yang berbeda, membentuk isotop. b. Posisi dalam Tabel Periodik Nomor Atom mengatur posisi unsur dalam tabel periodik. Secara umum, Nomor Atom meningkat sepanjang suatu periode dari kiri ke kanan dan sepanjang suatu golongan dari atas ke bawah. c. Jumlah Proton Nomor Atom (Z) sama dengan jumlah proton dalam inti atom. Oleh karena itu, ia juga menentukan muatan positif bersih atom. 2. Nomor Massa (A) Nomor Massa (A) adalah jumlah total proton dan neutron dalam inti atom suatu unsur kimia. Dalam simbol notasi atom, Nomor Massa (A) umumnya ditunjukkan sebagai indeks di bagian atas simbol unsur, sedangkan Nomor Atom (Z) sebagai indeks di bagian bawah. Kombinasi Nomor Massa dan Nomor Atom memberikan gambaran lengkap tentang komposisi inti

12 Pengantar ilmu KIMIA atom dan memberikan informasi tentang massa total atom (Barański, 2012). E. Isotop Isotop adalah atom-atom dari suatu unsur kimia yang memiliki jumlah proton yang sama dalam inti atom (Nomor Atom yang sama) tetapi jumlah neutron yang berbeda, sehingga memiliki Nomor Massa yang berbeda. Dengan kata lain, isotop dari suatu unsur memiliki sifat kimia yang sama karena jumlah proton yang identik, tetapi mereka dapat memiliki massa atom yang berbeda karena perbedaan jumlah neutron di dalam inti atom (Criss, 1999). F. Elektron Dan Konfigurasi Elektron Elektron, sebagai salah satu partikel subatomik, memainkan peran kunci dalam membentuk struktur atom. Elektron memiliki muatan listrik negatif dan massa yang jauh lebih kecil dibandingkan proton dan neutron. Distribusi elektron di sekitar inti atom diatur oleh konsep konfigurasi elektron, yang merinci tata letak dan tingkat energi elektron dalam kulit-kulit elektron. Aturan aufbau menyatakan bahwa elektron akan mengisi kulit-kulit elektron yang lebih rendah terlebih dahulu sebelum pindah ke tingkat energi yang lebih tinggi, mengikuti urutan n + l. Konfigurasi elektron ditentukan oleh empat nomor kuantum, yaitu n (nomor utama), l (nomor azimutal), m (nomor magnetik), dan s (spin). Informasi tentang konfigurasi elektron memberikan gambaran tentang stabilitas atom, sifat kimia, dan kemungkinan ikatan dengan

Pengantar ilmu KIMIA 13 unsur lain. Perubahan dalam konfigurasi elektron dapat menyebabkan perubahan dalam sifat atom dan membentuk dasar bagi pemahaman kita tentang perilaku materi di tingkat atom. 1. Prinsip Aufbau Prinsip Aufbau (dari bahasa Jerman, "Aufbau" berarti "membangun") adalah suatu prinsip dalam kimia yang merinci cara elektron mengisi kulit-kulit elektron dalam suatu atom sesuai dengan tingkat energi. Prinsip Aufbau memberikan panduan tentang bagaimana urutan energi tingkat-tingkat elektron dalam suatu atom (Mallion & Rouvray, 1978). Prinsip Aufbau melibatkan tiga aturan utama: a. Aturan Pertama (Aturan Utama Aufbau) Elektron cenderung mengisi orbital dengan tingkat energi terendah yang tersedia terlebih dahulu sebelum pindah ke orbital dengan tingkat energi yang lebih tinggi. Ini berarti bahwa pada prinsipnya, orbitalGambar 5. Aturan Aufbau

14 Pengantar ilmu KIMIA orbital yang lebih rendah dalam diagram energi akan diisi terlebih dahulu sebelum orbital-orbital yang lebih tinggi. b. Aturan Kedua (Aturan Hund) Jika dua atau lebih orbital dengan tingkat energi yang sama tersedia, elektron akan mengisi masing-masing orbital secara tunggal dengan spin yang sejajar sebelum memasangkan elektron dalam satu orbital. Ini menunjukkan bahwa elektron cenderung lebih suka berada dalam keadaan dengan energi lebih rendah dan meresapi orbital yang sudah diisi sebelumnya. Gambar 6. Aturan Hund Gambar 7. Cara mengisi elektron dalam orbital 2p

Pengantar ilmu KIMIA 15 c. Aturan Ketiga (Aturan Pauli) Setiap orbital dapat dihuni oleh maksimum dua elektron, dan elektron-elektron ini harus memiliki spin yang berlawanan. Ini mengacu pada fakta bahwa setiap elektron harus memiliki keadaan kuantum spin yang berbeda, yang diwakili oleh panah atas dan panah bawah dalam diagram orbital (Fischetti, 1998). Prinsip Aufbau membantu menjelaskan bagaimana konfigurasi elektron suatu atom dapat ditentukan. Dengan mengikuti aturan-aturan ini, kita dapat menyusun urutan energi tingkat-tingkat elektron dan meramalkan bagaimana elektron akan mengisi orbitalorbital dalam atom. Prinsip ini memberikan dasar bagi pemahaman struktur elektron dalam suatu unsur dan digunakan secara luas dalam konstruksi konfigurasi elektron dalam kimia. G. Elektron Valensi Elektron valensi, yang terletak dalam kulit terluar atom, memegang peran sentral dalam menentukan sifat kimia suatu unsur dan cara unsur tersebut berinteraksi dengan Gambar 8. Aturan Pauli

16 Pengantar ilmu KIMIA unsur lain. Kulit valensi, sebagai kulit elektron yang paling jauh dari inti atom, memiliki tingkat energi yang tinggi, dan elektron valensi di dalamnya cenderung menjadi aktor utama dalam proses ikatan kimia. Elektron valensi berinteraksi dengan elektron dari atom lain, membentuk ikatan kimia yang mencakup ikatan kovalen, di mana elektron valensi dapat dibagi bersama, dan ikatan ionik, di mana elektron valensi dapat dipindahkan antar atom. Notasi elektron valensi, yang sering kali disajikan dengan titik-titik atau garis di sekitar simbol unsur, memberikan cara yang mudah untuk menggambarkan dan memahami distribusi elektron di kulit terluar (Rodebush, 2002). Dengan merinci jumlah dan konfigurasi elektron valensi, kita dapat mengelompokkan unsur-unsur dalam golongan pada tabel periodik, mengidentifikasi sifat kimia serupa. Pemahaman yang mendalam tentang peran dan perilaku elektron valensi menjadi kunci dalam merancang senyawa kimia, memprediksi reaksi kimia, dan memahami sifat kimia unsur pada tingkat atom.

Pengantar ilmu KIMIA 17 tom merupakan unit dasar dari materi yang terdiri dari inti atom yang mengandung proton dan neutron, dikelilingi oleh elektron yang bergerak dalam kulit-kulit elektron. Atom dapat diidentifikasi berdasarkan jumlah protonnya, yang disebut Nomor Atom (Z). Sejarah perkembangan konsep atom melibatkan kontribusi para ilmuwan seperti Dalton, Thomson, Rutherford, dan Bohr. Struktur atom terdiri dari tiga partikel subatomik utama: proton yang bermuatan positif, neutron yang netral, dan elektron yang bermuatan negatif. Proton dan neutron terdapat di dalam inti atom, sementara elektron mengelilingi inti dalam kulit-kulit elektron. Model atom Bohr menyajikan elektron dalam orbit tertentu, sedangkan model kuantum memberikan gambaran yang lebih akurat dengan menggunakan konsep kulit elektron dan orbital. Elektron valensi, yang terdapat dalam kulit terluar, memainkan peran kunci dalam ikatan kimia dan menentukan sifat kimia suatu unsur. A

18 Pengantar ilmu KIMIA

Pengantar ilmu KIMIA 19 ORBITAL Dwi Handajani, S.Pd.

20 Pengantar ilmu KIMIA A. Orbital Teori atom mekanika kuantum diawali dengan dicetuskannya gagasan sifat dualisme partikel dan gelombang oleh Louis de Broglie pada tahun 1924. Menurut de Broglie pergerakan elektron dalam suatu atom merupakan pergerakan suatu gelombang, sehingga lintasan-lintasan elektron dalam mengelilingi inti bukan merupakan suatu garis lengkung melainkan melainkan sebagai gelombang tranversal melingkar. Jika sebuah elektron dipandang sebagai gelombang yang mengelilingi inti, sejumlah panjang gelombang harus masuk ke dalam orbit agar perilaku gelombang transversal ini dapat terjadi. Gambar 1. Orbit elektron merupakan pergerakan gelombang transversal Sumber (OpenStax) CC OLEH 4.0 Louis de Broglie meramalkan bahwa sebuah partikel dengan massa m dan kecepatan v (yaitu, dengan momentum linier p ) juga harus menunjukkan perilaku

Pengantar ilmu KIMIA 21 gelombang dengan nilai panjang gelombang λ. Ia merumuskan sebuah persamaan yang menghubungkan antara karakteristik partikel dan gelombang berdasarkan gabungan rumus Einstein dan Max Planck berikut. 1. Persamaan Einstein: E = mc 2 2. Persamaan Max Planck: E =hv Dengan demikian, diperoleh: mc 2 = hv mc 2 = h m = Panjang gelombang partikel dinyatakan dalam persamaan: Secara perhitungan, hipotesis de Broglie dapat diterima, seperti contoh berikut ini λ = h p Bila p = m v , maka λ = h mv Keterangan: m = massa partikel (kg); h = ketetapan Planck (6,63 x 10–34 Js); λ= panjang gelombang (m); dan c = kecepatan cahaya (3 x 108 m/s). v = kecepatan gerak partikel (m/s)

22 Pengantar ilmu KIMIA 1. Sebuah elektron bergerak mengelilingi inti atom dengan kecepatan 3 x 105 m/s dengan massa elektron 9,11 x 10-31 kg, tentukan berapa panjang gelombang elektron tersebut? Jawab : m = massa elektron = 9,11 x 10-31 kg h = ketetapan Planck = 6,63 x 10–34 Js = 6,63 x 10–34 kg.m2 /s v = kecepatan gerak partikel = 3 x 105 m/s λ = λ = – λ = 2,4 x 10-9 m 2. Tentukan panjang gelombang bola tenis yang bergerak dengan kecepatan 300 m/detik dan massa bola 50 gram, tentukan berapakah panjang gelombang bola tenis tersebut? Jawab : m = massa bola tenis = 50 gram = 0,05 kg h = ketetapan Planck = 6,63 x 10–34 Js = 6,63 x 10–34 kg.m2 /s v = kecepatan bola tenis = 3 x 102 m/s λ =

Pengantar ilmu KIMIA 23 λ = – λ = 4,43 x 10-35 m Nilai panjang gelombang elektron yang bergerak dengan kecepatan tersebut sangat besar, sehingga sifat gelombangnya lebih dominan daripada sifat materi. Sedangkan nilai panjang gelombang bola tenis yang bergerak dengan kecepatan tersebut sangat kecil, sehingga sukar dideteksi akibatnya sifat gelombangnya meragukan dan sebaliknya sifat materi lebih dominan. Prediksi de Broglie ini dibuktikan secara eksperimental ketika ditemukan bahwa elektron mengalami difraksi . Pada tahun 1927, CJ Davisson dan LH Germer melakukan eksperimen di Bell Laboratories di Murray Hill, New Jersey. Berkas elektron yang dipercepat oleh tegangan dengan nilai tertentu memiliki kecepatan yang diketahui. Ketika berkas tersebut menumbuk kristal logam nikel, pola difraksi teramati. Selain itu, karena jarak antar atom dalam kristal nikel diketahui, maka dimungkinkan untuk menghitung panjang gelombang elektron yang bergerak, dan nilainya sama persis dengan panjang gelombang yang diprediksi oleh persamaan de Broglie. Suatu partikel bermassa m yang bergerak dengan kecepatan v x dalam arah x mempunyai posisi (x) dan momentum (p) tertentu pada setiap saat yang dapat diukur dengan cara menumbukan partikel lain. Tumbukan yang terjadi akan mengubah posisi dan momentum yang diukur. Akibatnya, pengukuran mempunyai kesalahan dan tidak

24 Pengantar ilmu KIMIA tepat. Bila kesalahan posisi sama dengan ∆x dan kesalahan momentum sama dengan ∆p, maka hasil kali ketidakpastian posisi, ∆ x , dan ketidakpastian momentum, ∆ p x , harus lebih besar dari atau sama dengan ), dengan konstanta Plack (h) dibagi 2 π . Rumusan ini dapat dinyatakan dalam bentuk ∆x ∆p = Rumusan ini dikenal sebagai Asas ketidakpastian Heisenberg. Demikian juga elektron disekitar inti, posisi dan momentum tidak dapat ditentukan secara pasti karena selalu bergerak, yang dapat ditentukan hanyalah peluang kebolehjadian menemukan elektron pada suatu titik pada jarak tertentu dari inti atom disebut orbital. Pada tahun 1926, Erwin Schrodinger (1887-1961) menggunakan perhitungan matematika fungsi gelombang Ψ (psi) untuk mengetahui keberadaan suatu partikel bergerak pada titik tertentu (x,y,z) dalam ruang pada saat tertentu. Besar kecilnya peluang ditemukannya elektron dalam orbital dinyatakan sebagai ‚kerapatan elektron‛. Orbital digambarkan sebagai awan elektron atau pola titiktitik. Semakin rapat titik-titiknya, semakin besar peluang ditemukannya elektron. Semakin besar harga n (kulit atom), semakin besar pula ukuran orbital dan semakin tinggi pula tingkat energinyanya. B. Bentuk Orbital Bentuk orbital menggambarkan permukaan dengan kerapatan probabilitas konstan yang melingkupi sebagian

Pengantar ilmu KIMIA 25 besar (katakanlah 90%) kebolehjadian menemukan elektron. Kerapatan probabilitasnya adalah |ψ|2 . Walaupun bentuk orbital tidak terdefinisi secara pasti, tetapi sesuai kesepakatan para ahli kimia, bentuk orbital digambarkan sebagai berikut. 1. Sub-kulit s terdiri atas 1 orbital Setiap orbital s memiliki kerapatan elektron yang sama, dari segala arah inti atom. Elektron ini terletak pada permukaan inti dimana inti terletak ditengahnya oleh sebab itu dinamakan orbital bentuk bola. Gambar 2. orbital s berbentuk bola Gambar 3. Perbedaan kerapatan elektron pada orbital 1s, 2s, dan 3s

26 Pengantar ilmu KIMIA Orbital s dengan energi tinggi berbeda dari orbital 1s pada keadaan tertentu. Kalau kita perhatikan gambar 3, orbital 2s bergerak menjauhi inti, kerapatan elektron berangsur-angsur berkurang sampai nol, kemudian naik kembali, kemudian berkurang lagi. Orbital s adalah orbital terkecil yang hanya dapat diisi maksimal oleh dua atom. 2. Sub-kulit p terdiri atas 3 orbital Orbital p digambarkan sebagai sepasang cuping berbentuk halter yang letaknya berlawanan arah dari inti. Bentuk orbital px menjelaskan kebolehjadian ditemukannyanya elektron paling besar di sekitar sumbu x , sedangkan peluang ditemukannya elektron pada sumbu y dan z adalah nol. Bentuk orbital py menjelaskan kebolehjadian ditemukannyanya elektron paling besar di sekitar sumbu y , sedangkan peluang ditemukannya elektron pada sumbu x dan z adalah nol. Demikian juga bentuk orbital pz menjelaskan kebolehjadian ditemukannyanya elektron paling besar di sekitar sumbu z , sedangkan peluang ditemukannya elektron pada sumbu x dan y adalah nol. Ketiga orbital tersebut memiliki energi yang sama, sehingga orbital p dikatakan orbital terdegenerasi. Gambar 4. Bentuk orbital p

Pengantar ilmu KIMIA 27 Orbital ini mempunyai kerapatan yang terkonsentrasi dalam dua daerah yang terbagi sama besar dan terletak pada dua sisi yang berhadapan dari inti yang titik tengahnya terletak pada garis lurus yang melalui titik tengah atom. Yang dibatasi oleh bidang simpul yang melalui inti. Fase fungsi gelombang adalah positif (warna oranye) di wilayah ruang di mana x , y , atau z adalah positif dan negatif (warna biru) di mana x , y , atau z adalah negatif. Orbital ini merupakan orbital terkecil kedua dan dapat diisi maksimal oleh enam elektron. 3. Sub-kulit d terdiri atas 5 orbital Gambar 5. Bentuk orbital d Pada tiga orbital d , cuping kerapatan elektron berorientasi antara bidang x dan y , x dan x, serta y dan z ; orbital-orbital ini masing-masing disebut sebagai orbital 3d xy , 3d xz , dan 3d yz. Ketiga orbital ini mempunyai kerapatan elektron yang tinggi pada suatu daerah diantara sumbu-sumbu tersebut yang membentuk sudut 450 satu sama lain. Orbital d z 2 – y 2 memiliki cuping yang terletak di sepanjang sumbu x dan y . Orbital Orbital dz 2 terdiri dari dua cuping kerapatan elektron yang besar dengan arah

28 Pengantar ilmu KIMIA berlawanan melalui sumbu z, ditambah satu donat kerapatan elektron pada bidang xy . Fase fungsi gelombang bernilai positif untuk dua lobus orbital dz 2 yang terletak di sepanjang sumbu z , sedangkan fase fungsi gelombang bernilai negatif untuk donat kerapatan elektron di bidang xy. orbital d dapat diisi maksimal oleh sepuluh elektron. 4. Sub-kulit f terdiri atas 7 orbital Orbital f termasuk orbital terbesar yang dapat diisi oleh 14 elektron. Orbital f memiliki bentuk yang lebih kompleks sesuai dengan jumlah elektron di dalamnya. Gambar 7. Bentuk orbital f Setiap orbital f mempunyai tiga permukaan nodal, sehingga bentuknya rumit. C. Energi Orbital Energi orbital membahas tentang energi relatif dan pengaruh tingkat energi terhadap susunanelektrondalam atom. Secara matematika rumus energi orbital adalah

Pengantar ilmu KIMIA 29 Dimana Z : muatan inti (jumlah proton dalam inti atau nomor atom) R : konstanta Rydberg = 1,097 × 10 7 m -1 , H : konstanta Planck = 6,626 × 10 -34 joule detik (J s), dan c : kecepatan cahaya = 2,998 × 10 8 m/s Semakin dekat letak orbital dengan inti atom,maka semakin rendah tingkat energinya. Energi orbital ini bergantung pada nilai bilangan kuantum (n) serta bilangan kuantum azimut (l) yang bergantung pada kulit dan subkulit. Untuk semua orbital yang termasuk dalam subkulit yang sama, energinya sama dan orbital-orbital dengan energi yang sama dinyatakan sebagai orbital yang terdegenerasi. Urutan peningkatan energi di sepanjang berbagai orbital dinyatakan sebagai - 1s < 2s = 2p < 3s = 3p = 3d < 4s = 4p = 4d = 4f Untuk tingkat energi (kulit) yang sama, energi pada subkulit 2s digambarkan sedikit lebih rendah daripada subkulit 2p. Tingkat energi elektron untuk atom yang memiliki banyak elektron digambarkan sebagai berikut.

30 Pengantar ilmu KIMIA Diagram tingkat energi adalah diagram yang merepresentasikan susunan orbital sesuai dengan urutan peningkatan energinya.

Pengantar ilmu KIMIA 31 MOLEKUL Laeli Nugraheni Herawati, S. Pd.

32 Pengantar ilmu KIMIA A. Pengertian Molekul Bagian paling kecil yang dimiliki oleh suatu elemen yang mempertahankan karakteristiknya disebut atom, sedangkan campuran dari dua atau lebih unit atom disebut dengan molekul. Molekul terbentuk dari ikatan kimia atom dengan atom lainnya. Molekul dapat terbentuk dari jenis elemen serupa maupun tidak serupa jenisnya (Brady & Holum, 1988). Ada dua jenis molekul yang berbeda: molekul senyawa dan molekul unsur. Molekul senyawa terdiri dari berbagai jenis atom, sedangkan molekul unsur terdiri dari atom-atom dari unsur serupa. Molekul O2, yang terdiri dari dua atom O, adalah ilustrasi molekul unsur. Molekul diatomik, yang terdiri dari dua atom, dibentuk oleh atom-atom oksigen ini.dan bisa juga membentuk molekul ozon, O3. Contoh molekul senyawa antara lain adalah Molekul air, atau H2O, terdiri dari satu atom O dan dua atom H. Molekul gula (C6H12O6), yang terdiri dari 6 atom C, 12 1tom H dan 6 atom O. Berdasarkan jumlah unsur pembentuknya, molekul unsur dapat dibedakan menjadi molekul diatomik dan molekul poliatomik. O2 adalah jenis molekul unsur yang tercipta ketika dua atom O digabungkan. Molekul diatomik, yang terdiri dari dua atom, dibentuk oleh atom oksigen ini dan bisa juga membentuk molekul ozon, O3. Contoh molekul senyawa antara lain adalah molekul air, atau H2O, terdiri dari satu atom O dan dua atom H. Molekul gula (C6H12O6), terdiri dari 6 atom C, 12 1tom H dan 6 atom O.

Pengantar ilmu KIMIA 33 Berikut adalah contoh molekul dan manfaatnya untuk kehidupan, antara lain: Jenis Molekul Rumus Kimia Manfaat Gas Oksigen O2 Berperan dalam system pernafasan makhluk hidup dan dalam reaksi pembakaran. Gas Nitrogen N2 Sebagai bahan pembuatan pupuk Gas Klorin Cl2 Sebagai bahan desinfektan Iodin I2 Sebagai antiseptik dan obat luka Belerang S8 Sebagai bahan kosmetik dan obat gatal Air H2O Sangat signifikan pada kehidupan (minum, mandi, dll) Amonia NH3 Sebagai bahan dasar pembuatan pupuk dan garam-garam nitrat Asam Sulfat H2SO4 sebagai bahan penting dalam industri cat, tekstil, plastik, aki, dll. Asam klorida HCl Sebagai pembersih logan dan digunakan untuk

34 Pengantar ilmu KIMIA sanitasi kolam renang. Natrium Hidroksida Na OH Sebagai bahan baku pembuatan detergen Urea CO(NH2)2 Merupakan pupuk tanaman B. Bentuk Molekul Senyawa dalam bentuk gas, seperti karbon dioksida (CO2), metana (CH4), dan oksigen (O2), sering dijumpai pada kehidupan. Ada senyawa yang berupa zat cair seperti air (H2O) dan etanol (C2H5OH), dan ada juga yang berupa zat padat, seperti Kalsium karbonat (CaCO3). Sebenarnya apakah yang mempengaruhi suatu senyawa ada yang berupa gas, cair, atau padat itu? Ini berkaitan langsung kepada polaritas senyawa, yang ditentukan oleh simetri atau tidak simetrisnya bentuk molekul. Senyawa dengan bentuk molekul simetris sering kali bersifat non-kutub dan memiliki titik didih rendah, sehingga berwujud gas; di sisi lain, bentuk molekul yang tidak simetris biasanya bersifat kutub dan memiliki titik didih tinggi, sehingga berwujud cair. Bentuk molekul suatu senyawa dapat berubah karena agar lebih stabil, komponen-komponen yang telah bergabung untuk membuat senyawa atau molekul akan memiliki bentuk molekul yang bervariasi. Teori Valence Shell Electron Pair of Repulsion (VSEPR) dan Teori Domain Elektron bisa dipakai untuk memprediksi struktur molekul suatu molekul (Gillespie & Hargittai, 2012).

Pengantar ilmu KIMIA 35 Tolakan pasangan elektron di sekitar atom pusat adalah dasar dari hipotesis VSEPR, yang menentukan struktur molekul. Jumlah elektron yang saling tolak-menolak di sekitar atom inti-yang akan menempati posisi yang memungkinkan untuk mengurangi tolakan-menentukan struktur molekul. Berdasarkan struktur Lewis mereka, bentuk molekul poliatomik dapat diprediksi dengan menggunakan teori VSEPR, sebuah penjelasan langsung dari rumus Lewis. Nevil Sidgwick dan Herbet Powel menciptakan hipotesis VSEPR pertama pada tahun 1940, dan Ronald Gillespie dan Ronald Nyholm mengembangkannya (Hargittai & Gillespie, 2009). Prinsip dasar teori VSEPR adalah tolakan antara pasangan elektron, yang menyebabkan mereka bergerak menjauh dari pasangan elektron lainnya sebanyak mungkin. Daya tolak menolak antara pasangan elektron akan berkurang dengan bertambahnya jarak antara pasangan elektron tersebut satu sama lain. Pada jarak yang paling jauh, pasangan elektron mengalami tolakan yang paling sedikit. Pasangan elektron bebas yang terletak pada atom inti dan elektron yang berikatan dalam ikatan koordinasi mengalami tolakan satu sama lain. Berikut ini adalah urutan tolakan: Menurut teori VSEPR, setiap molekul pada akhirnya akan mencapai bentuk tertentu yang akan mengurangi tolakan pasangan elektron di kulit valensi. Petrucci (1985) menyatakan bahwa Teori Domain Elektron merupakan penyempurnaan dari teori VSEPR.

36 Pengantar ilmu KIMIA Menurut hipotesis ini, tolakan antara elektron di kulit terluar atom pusat dapat digunakan untuk memprediksi bentuk molekul. Domain elektron menampilkan lokasi elektron atau wilayah keberadaannya. Dengan cara inilah kuantitas domain elektron dihitung: 1. Satu domain terdiri dari setiap elektron yang berikatan, baik itu ikatan tunggal, rangkap dua, atau rangkap tiga. 2. Setiap pasangan elektron ikatan membentuk satu domain. Contoh Pada molekul H2O dan NH3 Gambaran Struktur Lewis H2O: xx H : O : H xx Domain electron adalah electron yang mengelilingi atom pusat. O sebagai atom pusat, maka jumlah domain electron sebanyak 4, terdiri dari 2 PEI dan 2 PEB. Gambar Struktur Lewis NH3 xx H : N : H .. H N sebagai atom pusat, maka jumlah domain electronnya sebanyak 4, terdiri dari 3 PEI dan 1 PEB.

Pengantar ilmu KIMIA 37 Untuk mengidentifikasi jenis bentuk molekul molekul dapat digunakan rumus sebagai berikut: Dimana: Bentuk molekul bisa diidentifikasi melalui langkahlangkah: 1. Mengidentifikasi jumlah elektron valensi (EV) atom inti 2. Mengidentifikasi domain elektron ikatan (X) 3. Mengidentifikasi jumlah domain elektron yang bebas E menggunakan rumus: 4. Mengidentifikasi jenis molekul 5. Menjelaskan bagaimana domain elektron disusun di sekitar atom pusat untuk memberikan tolakan paling sedikit, dengan mempertimbangkan tabel hubungan PEI dan PEB pada atom pusat dan bentuk molekulnya (Purba & Sarwiyati, 2016).

38 Pengantar ilmu KIMIA PE PEI (X) PEB (E) TIPE BENTUK GEOMETRI MOLEKUL CONTOH 2 2 0 AX2 Linier BeCl2 3 3 0 AX3 Trigonal planar BCl3 3 2 1 AX2E Membentuk suatu sudut (bengkok) SO2 4 4 0 AX4 Tetrahedral CH4 4 3 1 AX3E Trigonal piramida NH3 4 2 2 AX2E2 Membentuk suatu sudut (bentuk V) H2O 5 5 0 AX5 Trigonal bipiramida PCl5 5 4 4 AX4E Tetrahedral terdistorsi TeCl4

Pengantar ilmu KIMIA 39 5 3 2 AX3E2 Membentuk huruf T CF3 6 6 0 AX6 Octahedral SF6 6 5 1 AX5E Tetragonal piramida IF5 Untuk menggambarkan bentuk molekul suatu senyawa kovalen poliatom menggunakan langkah-langkah sebagai berikut: 1. Tentukan konfigurasi elektron setiap unsur berdasarkan nomor atomnya 2. Tentukan elektron valensi setiap unsur berdasarkan konfigurasi elektronnya 3. Buat struktur Lewisnya 4. Identifikasi domain elektron atom inti (PEI dan PEB) 5. Menetapkan notasi VSEPR 6. Gambarkan bentuk molekulnya Sebagai contoh jika kita ingin mengetahui bentuk molekul dari CH4 1. C merupakan atom inti yang mempunyai nomor atom 6, serta konfigurasi electron 1S2 2S2 2P2 2. C memiliki 4 electron valensi 3. C memiliki struktur lewis: x x C x x

40 Pengantar ilmu KIMIA 4. Pasangan elektronikatan (X) = 4, atom C memakai 4 electronnya agar ikatan dengan 4 atom H terbentuk, akibatnya memiliki jumlah PEI = 4 5. Pasangan elektron bebas (E) 6. Tipe molekulnya AX4 (tetrahedral) C. Pengaruh Bentuk Molekul Terhadap Sifat Kepolaran Momen dipol µ, yang merupakan hasil kali muatan Q dan pemisahan antara muatan r, menyatakan polaritas suatu ikatan. Molekul yang terikat secara kovalen adalah molekul non-polar. Karena molekul diatomik tidak memiliki momen dipol, mereka menciptakan molekul non-polar ketika mereka memasukkan atom dari unsur yang sama, seperti O2, H2, dan N2. Polaritas ikatan dan bentuk molekul dalam molekul poliatomik yang terdiri dari tiga atau lebih menentukan apakah molekul tersebut memiliki momen dipol. Seperti pada molekul-molekul berikut: 1. Molekul karbon dioksida (CO2) Karena elektron terdistribusi secara merata di sekitar atom pusat dalam molekul CO2 molekul tersebut memiliki bentuk linier dan non-polar karena tidak adanya momen dipol.