Mengenal Energi Ikatan dan Terapannya, Materi Kimia Kelas XI

Dalam salah satu materi di kelas XI SMA atau Madrasah Aliyah terdapat pembahasan mengenai energi ikatan, yang dalam Bahasa Inggris disebut dengan bond energy. Energi ikatan sendiri berarti perubahan entalpi yang diperlukan untuk memutuskan ikatan tertentu dalam satu mol molekul gas.

Bila merujuk pada istilah tersebut dapat disimpulkan bahwa semakin tinggi tingkat energi ikatan maka semakin sulit pula ikatan tersebut untuk dilepaskan karena dibutuhkan lebih banyak energi yang diperlukan untuk melepasnya.

Dalam makna lain juga dapat disimpulkan bahwa energi ikatan adalah atom dalam molekul yang dipersatukan oleh ikatan kovalen, serta untuk memutus ikatan ini atom membutuhkan energi ikatan. Sumber energi untuk memutus ikatan bisa dalam bentuk panas, listrik, atau cara mekanis.

Energi ikatan adalah jumlah energi yang harus diserap untuk memutuskan jenis ikatan kimia tertentu. Jumlah itu sama dengan energi yang dilepaskan ikatan ketika terbentuk. Ini juga dapat didefinisikan sebagai jumlah energi yang diperlukan untuk memutus satu mol ikatan dari jenis tertentu (dalam fase gas).

Pengukuran Energi Ikatan

Mengutip dari buku Kimia Untuk SMA/MA Kelas XI karya Unggul Sudarmo adalah sejumlah cara dalam mengukur energi ikatan:

1. Monoatomik
Rumus pertama adalah monoatomik yang berarti gabungan kata "mono" dan "atom", kemudian diartika sebagai "atom tunggal". Ini biasanya digunakan terhadap gas: suatu gas monoatomik adalah gas yang atomnya tidak berikatan satu sama lain.

Salah satu contoh energi ikatan adalah energi ikatan molekul hidrogen yang ditentukan dengan melakukan percobaan yaitu

H2(g)→H(g) + H(g)  ΔH° = 436,4 kJ

Persamaan tersebut menunjukan pemutusan ikatan kovalen dalam satu mol molekul gas H2 memerlukan 436,4 kJ energi.

2. Diatomik
Molekul diatomik adalah molekul yang hanya terdiri dari dua atom. Kedua atom tersebut dapat berupa unsur yang sama maupun berbeda.

Energi ikatan juga dapat diukur untuk molekul diatomik yang kedua atomnya berbeda, seperti HCl

HCl(g) → H(g) + Cl(g)  ΔH°[1] =431,9 kJ

3. Poliatomik
Poliatomik adalah suatu ion yang terdiri dari satu molekul dengan atom-atom berikatan kovalen atau dari suatu kompleks logam yang dapat dianggap bertindak sebagai suatu unit tunggal dalam konteks kimia asam basa atau dalam pembentukan garam.

Pengukuran ikatan kovalen dalam molekul poliatomik lebih sulit untuk dilakukan. Misalnya pengukuran menunjukan bahwa energi yang dibutuhkan untuk memutuskan ikatan O-H yang pertama pada H2O berbeda dengan energi yang dibutuhkan untuk memutuskan ikatan O-H yang kedua.

H2O → H(g) + OH(g) ΔH° = 502 kJ
OH(g) → H(g) + O(g) ΔH° = 427 kJ

Bila setiap satu tahap ikatan O-H tetapi pemutusan pertama berbeda dengan pemutusan yang kedua, perbedaan antara kedua ΔH° menunjukan bahwa ikatan O-H telah mengalami perubahan, karena perubahan dalam lingkungan kimia. Oleh karenanya untuk molekul poliatomik tetap digunakan energi ikatan rata-rata. Hal tersebut membuat kita dapat mengukur energi ikatan O-H dalam 10 molekul poliatomik yang berbeda dan memperoleh energi ikatan O-H rata-rata dengan membagi jumlah energi ikatan tersebut dengan 10.

Rumus Energi Ikatan

Rumus atau perhitungan yang melibatkan perhitungan energi ikatan ini adalah perubahan entalpi reaksi (∆Hreaksi) dimana jumlah perubahan dari energi yang dibutuhkan untuk memutuskan ikatan antar atom pada senyawa pereaksi dan energi yang dihasilkan dari pembentukan ikatan akan mempengaruhi nilai entalpi tersebut.

Hal ini karena mengikuti hipotesis bahwa semua ikatan dalam pereaksi diputuskan sebelum kemudian dibentuk ikatan antar atom untuk menghasilkan senyawa – senyawa hasil reaksi.

Energi ikatan merupakan materi kimia dasar yang selanjutnya akan digunakan pada perhitungan kimia lainnya, seperti menentukan perubahan entalpi reaksi (∆Hreaksi), titik didih, dan juga titik leleh. Karenanya, kamu harus memahami betul materi ini agar kemudian dapat lebih mudah untuk memahami materi kimia selanjutnya.

Energi Ikatan dalam Kehidupan Sehari-Hari

1. Energi Ikatan di Bahan Peledak

Ikatan kovalen rangkap tiga N ≡ N pada molekul N2 mempunyai energi ikatan yang sangat besar. Hal itu disebabkan banyaknya reaksi kimia yang melibatkan pembentukan molekul N2 bersifat sangat eksotermik. Sebagai contoh adalah reaksi peledakan. Bahan peledak pada umumnya terbuat dari senyawa nitrogen. Pada saat peledakan dihasilkan energi kalor yang sangat besar (sangat eksoterm), dan pelepasan gas produk reaksi dalam volume yang sangat besar.

2. Energi Ikatan pada Bahan Bakar dan Makanan

Umumnya bahan bakar untuk mesin-mesin yaitu hidrokarbon dan batu bara. Bahan bakar untuk makhluk hidup adalah lemak dan karbohidrat. Dua macam bahan bakar itu tersusun dari molekul-molekul organik yang besar dengan ikatan-ikatan C – C dan C – H. Ketika bahan bakar bereaksi dengan O2 terbakar), maka ikatan-ikatan pada bahan bakar tersebut akan putus dan atom-atom C, H, dan O membentuk ikatan C – O dan O – H pada produk CO2 dan H2O.