Ikatan Logam: Jenis ikatan kimia di logam

Dipahami sebagai kemitraan elektron "bebas" di antara satu kisi ion bermuatan positif (kation), ikatan logam biasanya dibandingkan dengan ikatan di dalam garam lebur. Namun, pandangan ini hanya tepat untuk beberapa jenis logam saja. Dalam pandangan yang lebih ke arah mekanika kuantum, elektron konduksi membagi kepadatan mereka di antara semua atom yang berfungsi sebagai entitas netral (tidak bermuatan). Ikatan logam memainkan peran dalam berbagai sifat fisik yang dimiliki oleh sesuatu logam seperti kekuatan, duktilitas, konduktivitas termal dan listrik, serta kilauan.

Meskipun istilah "ikatan logam" lebih sering digunakan menggantikan "ikatan kovalen", penggunaan pengikatan logam (metallic bonding) lebih dianjurkan, karena jenis ikatan ini bersifat kolektif dalam alam, dan satu "ikatan logam" tunggal tidak ada. Tidak semua logam memiliki pengikatan logam: salah satu contoh adalah ion merkuri (Hg2+2) yang membentuk ikatan kovalen logam-logam.

 

Kombinasi dua fenomena tersebut memunculkan ikatan logam: delokalisasi elektron dan ketersediaan sejumlah besar keadaan energi terdelokalisasi daripada elektron terdelokalisasi. Yang terakhir bisa disebut kekurangan elektron.

Dalam 2D

Grafena adalah contoh ikatan logam dua dimensi. Ikatan logamnya mirip dengan ikatan aromatik pada benzena, naftalena, antrasena, ovalena, dan seterusnya.

Dalam 3D

 

Aromatisitas logam dalam kluster logam adalah contoh lain dari delokalisasi, kali ini sering terjadi pada entitas tiga dimensi. Logam mengambil prinsip delokalisasi secara ekstrem dan dapat dikatakan bahwa kristal logam mewakili satu molekul tunggal dimana semua elektron konduksi terdelokalisasi di ketiga dimensi tersebut. Ini berarti bahwa di dalam logam seseorang umumnya tidak dapat membedakan molekul, sehingga ikatan logam tidak bersifat intra maupun antarmolekul. 'Nonmolekular' mungkin akan menjadi istilah yang lebih baik. Ikatan logam sebagian besar tidak polar, karena bahkan dalam paduan ada sedikit perbedaan antara elektronegativitas dari atom yang berpartisipasi dalam interaksi ikatan (dan, dalam logam unsur murni, tidak sama sekali). Dengan demikian, ikatan logam adalah bentuk ikatan kovalen komunal yang sangat terdelokalisasi. Dalam arti tertentu, ikatan logam bukanlah jenis ikatan 'baru' sama sekali, oleh karena itu, dan ini menggambarkan ikatan hanya sebagai hadir dalam potongan materi terkondensasi, baik itu kristal padat, cair, atau bahkan kaca. Uap logam sering disebut atom (Hg) atau kadang mengandung molekul seperti Na₂ disatukan oleh ikatan kovalen yang lebih konvensional. Inilah sebabnya mengapa tidak benar membicarakan satu 'ikatan logam'.

Delokalisasi adalah yang paling menonjol bagi elektron s- dan p-. Untuk cesium sangat kuat bahwa elektron hampir bebas dari atom cesium untuk membentuk gas yang dibatasi hanya oleh permukaan logam. Untuk cesium, oleh karena itu, gambar ion Cs⁺ yang disatukan oleh sebuah model elektron bebas yang tidak bermuatan negatif tidak terlalu akurat. Untuk elemen lain, elektron kurang bebas, karena masih mengalami potensi atom logam, terkadang cukup kuat. Mereka memerlukan penanganan mekanika kuantum yang lebih rumit (mis., Ikatan ketat) di mana atom dipandang netral, sama seperti atom karbon dalam benzena. Untuk elektron-d and khususnya -f delokalisasi sama sekali tidak kuat dan hal ini menjelaskan mengapa elektron ini dapat terus berperilaku sebagai elektron tidak berpasangan yang mempertahankan putarannya, menambahkan sifat magnetis yang menarik ke logam ini.

radius logam didefinisikan sebagai satu-setengah dari jarak antara dua ion logam yang berdekatan dalam kisi logam. Jari-jari ini bergantung pada sifat atom dan juga lingkungannya—khususnya, pada bilangan koordinasi (coordination number; CN), yang pada gilirannya bergantung pada suhu dan tekanan yang diberikan.

Ketika membandingkan tren periodik dalam ukuran atom, sering kali diinginkan untuk menerapkan yang disebut koreksi Goldschmidt, yang mengubah jari-jari ke dalam nilai yang akan dimiliki atom jika berkoordinasi-12. Karena jari-jari logam selalu terbesar untuk bilanganr koordinasi tertinggi, koreksi untuk koordinasi yang kurang padat melibatkan penggandaan dengan x, di mana 0 < x < 1. Secara spesifik, untuk CN = 4, x = 0.88; untuk CN = 6, x = 0.96, dan untuk CN = 8, x = 0.97. Koreksi ini dinamai dari Victor Goldschmidt yang memperoleh nilai numerik seperti disebut di atas.

Jari-jari mengikuti tren periodik yang umum: mereka menurun sepanjang periode atom karena kenaikan muatan inti efektif, yang tidak diimbangi dengan meningkatnya jumlah elektron valensi. Jari-jari juga meningkat dari atas ke bawah golongan karena kenaikan bilangan kuantum utama. Antara periode 3 dan 4, kontraksi lantanida diamati – hanya ada sedikit peningkatan jari-jari ke bawah golongan karena adalanya pelindung orbital f yang lemah. .

• Aromatisitas logam
• Senyawa koordinasi
• Kimia organologam