Ikatan Logam: Pengertian, Struktur, dan Sifatnya

Ilustrasi Ikatan Logam. Unsplash/Jonathan Forba

Ikatan logam adalah materi kimia yang menarik untuk dipahami, karena seperti yang diketahui, logam merupakan aspek yang sangat penting dalam kehidupan manusia.

Berdasarkan laman stekom.ac.id, ikatan logam adalah suatu jenis ikatan kimia yang melibatkan gaya tarik elektrostatik di antara elektron konduksi yang dikumpulkan di dalam suatu awan elektron (disebut juga "lautan elektron") dan ion logam bermuatan positif.

Logam menjadi pondasi bagi perkembangan peradaban manusia. Mulai dari zaman perunggu hingga era modern, logam digunakan untuk alat-alat, senjata, dan struktur bangunan. Untuk lebih memahami tentang ikatan logam, simak penjelasan di bawah ini.

Pengertian dan Struktur Ikatan Logam dalam Kimia

Ilustrasi Ikatan Logam. Unsplash/Francesco Fernandes

Ikatan logam terjadi ketika atom logam kehilangan beberapa elektronnya sehingga membentuk ion positif (kation). Elektron-elektron yang hilang ini menjadi "elektron bebas" yang bergerak secara relatif bebas di sepanjang struktur kristal logam.

Dalam struktur tersebut, kation logam saling tertarik dengan elektron-elektron bebas yang bergerak di antara mereka. Gaya tarik menarik elektrostatik antara kation dan elektron bebas inilah yang membentuk ikatan logam.

Sifat-sifat khas logam seperti konduktivitas listrik yang tinggi disebabkan oleh kemampuan elektron bebas untuk bergerak secara leluasa membawa muatan listrik.

Keuletan logam juga berkaitan dengan struktur kristal yang fleksibel, di mana lapisan atom dapat bergeser tanpa menyebabkan retakan atau pecah.

Kilauan logam, seperti yang terlihat pada logam polis, disebabkan oleh kemampuan elektron bebas untuk menyerap dan memancarkan cahaya ketika mereka terpapar oleh energi elektromagnetik, seperti cahaya tampak. Proses tersebut memberikan logam kilau yang khas.

Sifat Ikatan Logam

Ilustrasi Ikatan Logam. Unsplash/Raul Barrios

1. Mempunyai Titik Didih dan Titik Leleh yang Tinggi

Ikatan logam terbentuk karena elektron valensi dari atom logam yang bergerak bebas di antara ion positif logam. Elektron-elektron ini membentuk "laut elektron" yang memberikan kekuatan ikatan yang kuat dan kohesif.

Energi yang diperlukan untuk memisahkan ikatan ini sangat besar karena elektron-elektron valensi tersebar secara merata, menciptakan keadaan energi yang stabil.

Oleh karena itu, logam memiliki titik didih dan titik leleh yang tinggi karena memerlukan energi yang signifikan untuk mengatasi kohesi elektronik yang kuat dalam struktur logam.

2. Kelenturan Ikatan Logam

Ikatan logam yang berasal dari kelimpahan elektron yang bergerak bebas memberikan logam karakteristik keuletan.

Keadaan tersebut memungkinkan logam untuk mengalami proses penempaan, perataan, dan pembentukan tanpa mengalami kerusakan seperti yang terjadi pada kaca ketika dipukul oleh palu.

Kelimpahan elektron yang berperan sebagai "lautan" mengelilingi proton seperti bantalan, sehingga ketika logam ditempa, proton diatur kembali dan "lautan" elektron kembali menyusunnya.

Struktur atom logam tidak mengalami retakan atau kerusakan selama proses penempaan, hanya mengalami perubahan bentuk.

3. Berkilau

Kilau yang tampak pada hampir semua jenis logam merupakan hasil dari interaksi kompleks antara lautan elektron valensi dan foton, yaitu partikel cahaya.

Dalam struktur kristal logam, elektron bebas bergerak dalam medan listrik positif atom logam, membentuk apa yang disebut sebagai lautan elektron.

Ketika foton datang mengenai permukaan logam, elektron-elektron dalam lautan ini terlibat dalam proses pemantulan yang memancarkan cahaya.

Fenomena ini dikenal sebagai refleksi atau kilau logam. Intensitas kilau tergantung pada berbagai faktor, termasuk sifat optik logam, sudut datangnya foton, dan struktur permukaan logam tersebut.

Pemahaman tentang kilau logam bukan hanya memperdalam pengetahuan tentang sifat optik materi, tetapi juga memiliki aplikasi luas dalam pengembangan material dan teknologi optoelektronika.

4. Sifat Daktilitas

Sifat daktilitas logam berkaitan erat dengan struktur ikatan logam yang fleksibel.

Ketika logam ditarik atau diregangkan, atom tunggal atau lapisan atom dalam struktur kristal logam dapat meluncur satu sama lain tanpa terjadi pemutusan ikatan.

Hal ini memungkinkan logam mempertahankan keutuhannya dan membentuk wujud aslinya meskipun mengalami tekanan atau deformasi.

Selain itu, keutuhan dalam struktur kristal membantu menjaga kohesi antar atom, sehingga logam dapat menahan tegangan tanpa mengalami kerusakan permanen.

Sifat daktilitas ini sangat bernilai dalam berbagai aplikasi, seperti pembuatan kawat, lembaran logam tipis, dan manufaktur produk-produk yang memerlukan keuletan material.

5. Konduktivitas Termal dan Listrik

Kemampuan logam sebagai penghantar listrik dan panas disebabkan oleh sifat delokalisasi elektron dalam struktur ikatan logam. Elektron valensi yang bebas bergerak di sekitar ion positif membentuk jalur konduktif yang memfasilitasi aliran listrik.

Dalam hal konduktivitas panas, pergerakan bebas elektron juga memungkinkan transmisi energi termal antara elektron dan ion positif.

Selain itu, struktur kristal yang teratur dalam logam juga berkontribusi pada konduktivitas yang baik, karena memungkinkan perpindahan energi dengan lebih efisien.

Sifat konduktif ini menjadikan logam sangat penting dalam berbagai aplikasi, termasuk pembuatan kabel listrik, pendingin, dan berbagai peralatan elektronik.

Contoh Logam dan Fungsinya dalam Sehari-hari

Ilustrasi Ikatan Logam. Unsplash/Bethan Abra

1. Besi (Fe)

Besi adalah logam yang kuat dan tahan korosi, membuatnya ideal untuk struktur bangunan dan kendaraan. Dalam pembuatan baja, besi dicampur dengan karbon untuk meningkatkan kekuatan dan keuletan.

Pada alat-alat rumah tangga seperti panci dan wajan, besi digunakan karena kemampuannya untuk mendistribusikan panas secara merata. Penggunaan besi dalam berbagai industri membantu mendukung infrastruktur dan kebutuhan sehari-hari kita.

2. Aluminium (Al)

Aluminium memiliki sifat kekuatan dan keringanannya yang membuatnya sangat diperlukan dalam berbagai industri. Dalam pembuatan kaleng minuman, aluminium memberikan kekuatan struktural yang dibutuhkan untuk melindungi isi kaleng.

Pada peralatan dapur, seperti pisau dan spatula, aluminium digunakan karena kemampuannya yang tahan terhadap deformasi.

Kerangka jendela dan bagian pesawat terbang juga mengandalkan aluminium untuk kombinasi kekuatan dan ringan, memastikan keamanan dan efisiensi dalam penggunaan material.

Kesesuaian aluminium untuk berbagai keperluan membuatnya menjadi salah satu logam yang paling banyak digunakan di dunia.

3. Tembaga (Cu)

Tembaga memiliki konduktivitas listrik yang luar biasa tinggi, menjadikannya pilihan ideal untuk kabel listrik dan kumparan motor.

Peralatan elektronik, seperti papan sirkuit cetak, juga sering menggunakan tembaga karena kemampuannya yang mendukung aliran listrik yang efisien.

Selain itu, tembaga digunakan dalam pembuatan panci rumah tangga karena kemampuannya untuk mendistribusikan panas secara merata. Keunikan kombinasi kekuatan dan sifat listrik tembaga membuatnya berperan penting dalam industri elektronik, energi, dan masak.

4. Emas (Au)

Penggunaan emas dalam industri elektronik tidak hanya terbatas pada komponen yang memerlukan konduktivitas listrik tinggi.

Emas juga digunakan dalam pembuatan semikonduktor dan perangkat optoelektronik karena sifatnya yang stabil dan kemampuannya sebagai pelapis reflektif pada cermin mikroskop elektron.

Selain itu, emas sering digunakan dalam peralatan medis dan pengukuran presisi, seperti termometer medis dan kontak pada peralatan pengukur tingkat presisi, karena ketahanannya terhadap korosi dan kemampuannya untuk memberikan akurasi yang tinggi.

Dengan kombinasi keindahan dan sifat fungsionalnya, emas tetap menjadi material berharga dan beragam dalam berbagai aplikasi.

5. Seng (Zn)

Seng memainkan peran yang penting dalam berbagai bidang. Dalam baterai, khususnya baterai seng-karbon, seng digunakan sebagai unsur anoda, berkontribusi pada proses kimia yang dalam menciptakan aliran listrik.

Selain itu, atap galvanis yang dilapisi seng melindungi struktur bangunan dari korosi dan memberikan daya tahan yang lama.

Kemudian dalam tubuh manusia, seng adalah mineral esensial yang mendukung fungsi sistem kekebalan tubuh, metabolisme, dan pertumbuhan sel.

Kehadirannya dalam proses biokimia, termasuk enzim dan protein, membuatnya penting untuk kesehatan dan pertumbuhan manusia. Sehingga, seng tidak hanya menjadi bahan konstruksi yang vital dalam industri, tetapi juga memiliki dampak signifikan pada kesehatan manusia.

6. Timah (Sn)

Timah memiliki peran yang beragam dalam industri. Dalam pembuatan kaleng makanan, timah digunakan sebagai lapisan pelindung yang mencegah reaksi kimia antara makanan dan logam kalengnya.

Di bidang solder, timah digunakan dalam pembuatan paduan yang memiliki titik lebur rendah, sehingga cocok untuk menyambung komponen elektronik.

Selain itu, timah sering membentuk paduan dengan logam lain seperti tembaga, antimon, atau seng.

Paduan tersebut dapat meningkatkan kekuatan, ketahanan korosi, dan sifat-sifat lainnya sesuai kebutuhan aplikasi tertentu, seperti dalam industri manufaktur dan konstruksi.

Kehadiran timah dalam berbagai konteks industri menunjukkan fleksibilitas dan kontribusinya yang penting dalam pengembangan material dengan performa yang disesuaikan.

7. Nikel (Ni)

Logam yang umumnya digunakan dalam produksi baja tahan karat dan sebagai lapisan pelindung untuk mencegah korosi adalah nikel.

Nikel memberikan baja tahan karat keunggulan ketahanan terhadap korosi dan oksidasi, menjadikannya pilihan utama dalam pembuatan peralatan dapur, alat kesehatan, dan industri kimia.

Selain itu, nikel juga digunakan sebagai lapisan pelindung pada logam lain melalui proses galvanisasi atau pelapisan krom untuk meningkatkan ketahanan terhadap korosi.

Keberadaan nikel dalam berbagai industri menyoroti peran penting ikatan logam dalam menciptakan material yang dapat memenuhi standar ketahanan dan keawetan, mendukung perkembangan teknologi, dan memenuhi kebutuhan sehari-hari manusia.

Itulah pembahasan lengkap mengenai ikatan logam dari pengertian, struktur, sifat, hingga contoh dan kegunaannya dalam kehidupan sehari-hari.

Baca juga: Ikatan Kimia: Pengertian, Jenis, dan Contihnya