Ikatan logam

Emas bisa ditempa menjadi lembaran yang begitu tipis sampai tembus cahaya. Ikatan logam melentur, bukan patah.

Kawat tembaga mengalirkan listrik ke rumahmu, panci aluminium meratakan panas di dasarnya, dan penjepit kertas dari baja melentur tanpa patah. Fakta sehari-hari ini berasal dari cara atom-atom logam berikatan satu sama lain. Caranya bukan perpindahan elektron seperti pada ikatan ion, juga bukan pemakaian bersama berpasangan seperti pada ikatan kovalen, melainkan susunan ketiga: elektron terluar menjadi milik seluruh potongan logam sekaligus.

Lautan elektron

Atom logam hanya punya sedikit elektron terluar yang terikat longgar, dan keelektronegatifannya rendah. Saat banyak atom logam tersusun rapat, elektron-elektron terluar itu tidak lagi terikat pada satu atom tertentu. Elektron itu bergerak di antara semua atom, dan yang tersisa adalah susunan teratur ion logam positif di dalam awan elektron negatif bersama. Tarikan antara ion-ion dan awan elektron itulah ikatan logam. Kimiawan sering menyebut awan itu lautan elektron, dan elektronnya disebut terdelokalisasi, artinya tidak menetap di satu tempat.

Apa yang dijelaskan lautan elektron

Yang pertama adalah daya hantar. Hubungkan baterai ke kawat tembaga, maka elektron bebas bergerak ke kutub positif, dan itulah arus listrik. Elektron yang sama-sama bebas bergerak ini juga cepat membawa panas dari bagian logam yang panas ke bagian yang dingin. Yang lain adalah kilap: elektron bebas menyerap lalu memancarkan kembali cahaya di permukaan, sehingga logam berkilau seperti cermin.

Yang paling berguna adalah sifat mudah ditempa. Dalam kristal ion, menggeser satu lapisan membuat muatan sejenis berhadapan dan kristalnya pecah. Dalam logam, saat lapisan-lapisan ion saling bergeser, lautan elektron cukup mengalir di sekelilingnya dan tetap menyatukan semuanya. Itulah sebabnya logam bisa ditempa menjadi lembaran (mudah ditempa) dan ditarik menjadi kawat (ulet). Emas adalah contoh ekstremnya dan bisa ditempa menjadi lembaran yang begitu tipis sampai cahaya menembusnya.

Kuat, tetapi tidak sama kuat

Kekuatan ikatan logam sangat beragam, dan titik leleh menunjukkannya. Wolfram, yang menyumbang banyak elektron ke lautan, meleleh pada 3695 K, sekitar 3422 °C. Karena itulah wolfram dipakai untuk filamen bola lampu. Raksa meleleh pada sekitar −39 °C dan berwujud cair di ambang jendela. Galium meleleh pada sekitar 29.8 °C, jadi sepotong galium bisa meleleh di tanganmu. Natrium dan kalium, logam golongan 1 yang masing-masing hanya punya satu elektron terluar, cukup lunak untuk dipotong dengan pisau dan meleleh di bawah 100 °C (natrium sekitar 98 °C, kalium sekitar 63 °C).

Karena lautan elektron tidak peduli ion mana tepatnya yang dikelilinginya, logam mudah dicampur menjadi paduan (aloi). Baja adalah besi dengan sedikit karbon. Perunggu adalah tembaga dengan timah, dan kuningan adalah tembaga dengan seng. Atom-atom yang ukurannya berbeda membuat lapisan lebih sulit bergeser, sehingga paduan biasanya lebih keras dan lebih kuat daripada logam murni penyusunnya.

Ikatan logam juga menjelaskan letak logam dalam tabel periodik. Atom dengan sedikit elektron terluar dan keelektronegatifan rendah, di sebelah kiri dan tengah, melepaskan elektron itu ke lautan bersama saat tersusun rapat. Nonlogam di sebelah kanan memegang elektronnya terlalu erat untuk itu, sehingga berikatan dengan memakai bersama elektron secara berpasangan. Metaloid di sepanjang tangga berada di antaranya: silikon memegang elektronnya cukup erat sehingga menjadi penghantar yang buruk, tetapi cukup longgar sehingga panas, cahaya, atau sedikit tambahan pengotor membebaskan sebagian elektronnya. Begitulah cara kerja semikonduktor.