BENTUK – BENTUK MOLEKUL Rangkuman BAB 10 Kimia Anorganik
Disusun Oleh: Norfan Adi Pratama 21030112130129
Pembimbing : Pak Istadi
JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS DIPONEGORO SEMARANG 2012
BAB 10 BENTUK – BENTUK MOLEKUL
10.1
Menggambar Molekul dan Ion Menggunakan Struktur Lewis 1.Penggunaan Aturan Oktet 2.Resonansi 3.Formal Charge 4.Pengecualian Aturan Oktet
10.2
Valensi – Kulit Elektron – Penolakan Pasangan (VSEPR) Teori dan Bentuk Molekul 1.Elektron – Penyusunan Kelompok dan Bentuk – Bentuk Molekular 2.Bentuk Molekular dengan Dua Kelompok Elektron 3.Bentuk – Bentuk dengan Tiga Kelompok Elektron 4.Bentuk – Bentuk dengan Empat Kelompok Elektron 5.Bentuk – Bentuk dengan Lima Kelompok Elektron 6.Bentuk – Bentuk dengan Enam Kelompok Elektron 7.Penggunaan Teori VSEPR untuk Menentukan Bentuk Molekul 8.Bentuk – Bentuk dengan Lebih Dari Satu Atom Sentral
10.1
Menggambar Molekul dan Ion dengan Menggunakan Struktur Lewis Struktur Lewis adalah diagram yang menunjukkan ikatan – ikatan antar atom dalam suatu molekul yang sejumlah elektron valensinya dilambangkan dengan titik atau lingkaran kecil di sekeliling atom 1. Penggunaan Aturan Oktet Dalam penggambaran molekul/ion dengan struktur Lewis kita harus mengetahui rumus senyawa dan posisi relatif masing-masing atom. Jumlah total elektron valensi dari seluruh atom didistribusikan keseluruh atom yang berikatan dan sisanya menjadi pasangan elektron sunyi (tak berikatan). Langkah – langkah menggambar struktur lewis yaitu:
Kita gunakan contoh NF3 Langkah pertama, Tempatkan atom relatif terhadap atom lain, atom dengan nomor golongan lebih rendah berada ditengah, jika sama maka atom dengan periode lebih tinggi karena atom yang kurang eleltronegatif diposisikan pada pusat/tengah.
Langkah kedua, Tentukan jumlah elektron valensi yang ada
Langkah ketiga, Buat garis ikatan tunggal dari atom pusat ke seluruh atom sekelilingnya
Kurangi 2 elektron untuk setiap ikatan
Langkah keempat, Distribusikan elektron tersisa sedemikian sehingga semua atom memiliki elektron valensi delapan (oktet).
Karena struktur lewis tidak bisa menunjukkan bentuk, gambar yang sebenarnya adalah
Perlu diingat � Atom Hidrogen terbentuk dari satu ikatan � Atom Karbon terbentuk dari empat ikatan � Atom Nitrogen terbentuk dari tiga ikatan � Atom Oksigen terbentuk dari dua ikatan � Halogen terbentuk satu ikatan ketika mengelilingi atom, florin selalu menjadi atom pengeliling 2. Resonansi : Ikatan Pasangan Elektron Terdelokalisasi Seringkali terjadi satu ikatan rangkap bersebelahan dengan ikatan tunggal dan membentuk 2 struktur Lewis yang identik. Misal pada senyawa O3 :
Struktur I dan II adalah identik. Faktanya kedua struktur ini tidak ada yang benar karena panjang ikatan dua ikatan O ternyata memiliki nilai diantara panjang O – O dan O=O Struktur sebenarnya lebih cocok disebut dengan hibrid resonansi yaitu bentuk ratarata keduanya. Kita bisa menambahkan tanda panah diatara keduanya.
Gambaran resonansi hibrid untuk O3
Untuk sebagian ikatan seringkali memimpin ikatan lain, contoh O3, O3 mempunyai 1 ikatan rangkap dan 1 ikatan tunggal yang berarti 3 ikatan elektron, dan 2 jenis ikatan
3. Muatan Formal: Seleksi struktur resonansi yang lebih penting Pada uraian sebelumnya resonansi dua senyawa identik terjadi ketika senyawa tersebut simetris dan tidak bisa dibedakan Namun jika senyawa asimetris maka salah satu resonansi lebih penting dengan melihat muatan formal masing-masing atom Muatan formal = jumlah e valensi – (jumlah e valensi sunyi + ½ jumlah e berikatan). Untuk contoh kita gunakan O3 :
Muatan formal dari seluruh atom di kedua O3 resonansi terbentuk dari
Dari bentuk pertama OA kita bisa lihat bahwa valensi dari atom O ada 6 sedangkan yang tidak berikatan ada 4, dan yang berikatan ada 2 sama dengan bentuk kedua OC yang muatan formalnya sama dengan nol. Sebenarnya atom tersebut mempunyai muatan formal yang sama tetapi dalam bentuk atom O yang berbeda, dan memiliki peran yang sama dalam resonansi hibrid. 3 Kriteria muatan formal : � Muatan formal kecil (positif atau negatif) lebih disukai daripada besar � Muatan sama yang bersebelahan tidak disukai (gaya tolak) � Muatan formal dengan nilai lebih negatif harus diposisikan ada pada atom yang elektronegatif Contoh : NCO-
Bentuk pertama mempunyai muatan formal paling besar jadi di eliminasi terlebih dahulu, sedangkan kita bandingkan bentuk II dan III. Bentuk kedua dan ketiga memiliki kesamaan muatan formal, oleh karena itu kedua bentuk inilah yang merupakan resonansi hibrid dari ion sianat.Kita lihat bahwa bentuk ketiga mempunyai O yang lebih elektronegattif daripada bentuk kedua, sehingga bentuk ketiga itu lebih disukai atau penting.
Muatan Formal hanya untuk menentukuan struktur resonansinya saja, bukan untuk menentukan bilangan oksidasi nya.
Rumus yang diatas merupakan rumus menentukan muatan formal, sedangkan oksidasinya adalah
4. Pengecualian Aturan Oktet Seperti yang diketahui bahwa teori oktet berguna pada atom yang berada di periode 2, tetapi terdapat pengecualian bila dari periode diatasnya. Pengecualian teori oktet jika molekul kekurangan elektron, atom berelektron ganjil, dan atom yang mengekspansi kulitnya. Mari kita bahas satu persatu Molekul kekurangan elektron (electron deficient) senyawa dengan atom pusat Be atau B cenderung memiliki elektron valensi kurang dari 8: BF3 dan BeCl2. Muatan formal menunjukkan struktur tanpa ikatan rangkap lebih disukai. BF3 memiliki 8 elektron valensi dengan membentuk ikatan lebih lanjut dengan NH3.
Molekul dengan elektron ganjil (odd electron). Beberapa molekul memiliki jumlah elektron ganjil sehingga tidak memungkinkan mencapai 8 elektron. Adanya elektron yang tidak berpasangan dan tidak berikatan, spesies ini disebut radikal bebas, misal pada NO2. Senyawa ini berikatan dengan sesamanya membentuk N2O4 dengan elektron valensi 8.
Kulit Valensi Ekspansi (expanded valence shell). Beberapa molekul/ion memiliki lebih dari 8 elektron disekitarnya molekul ini meningkatkan kapasitas kulit valensinya dengan memanfaatkan kulit d yang kosong untuk berikatan. Kulit valensi terekspansi hanya terjadi pada atom pusat non logam dari perioda 3 keatas dengan kulit d yang bisa dipakai Contoh senyawa: SF6, PCl5 dan H2SO4
10.2
Valensi – Kulit Elektron – Penolakan Pasangan (VSEPR) Teori dan Bentuk Molekul Penggambaran bentuk molekul dengan bantuan VSEPR didasari oleh penggambaran struktur Lewis sebagai model 2 dimensi. Dalam teori VSEPR atom pusat akan menempatkan secara relatif grup (bisa berupa atom atau pasangan elektron) pada posisi tertentu. Prinsip dasarnya: masing-masing grup elektron valensi ditempatkan sejauh mungkin satu sama lain untuk meminimalkan gaya tolakan.Notasi yang dipakai AXmEn: A = atom pusat, X = atom sekitar yang berikatan, E = grup elektron valensi yang tidak berikatan, m dan n = bilangan bulat.
1.
Elektron – Penyusunan Kelompok dan Bentuk – Bentuk Molekular Penggambaran bentuk molekul dengan balon dengan asumsi bahwa itu adalah sebuah elektron valensi dari atom sentral. Perubahan kelompok elektron memberikan peningkatan energi pada sebagian besar molekul dan ion poliatomik. Perubahan kelompok elektron terdefinisi sebagai elektron valensi, sedangkan bentuk molekul terdefinisi sebagai posisi relatif dari sebuah inti atom.
Merumuskan Tipe Molekul : Jumlah Pasangan Elektron Ikatan (X) 2 3 2 4 3 2 5 4
Jumlah Pasangan Elektron Bebas (E) 0 0 1 0 1 2 0 1
Rumus (AXnEm)
Bentuk Molekul
Contoh
AX2 AX3 AX2E AX4 AX3E AX2E2 AX5 AX4E
Linear Trigonal Planar Bengkok Tetrahedron Piramida Trigonal Planar Bentuk V Bipiramida Trigonal Bipiramida Trigonal
CO2 BCl3 SO2 CH4 NH3 H2O PCl5 SF4
3 2 6 5 4
2.
2 3 0 1 2
AX3E2 AX2E3 AX6 AX5E AX4E2
Planar Bentuk T Linear Oktahedron Piramida Sisiempat Segiempat datar
IF3 XeF2 SF6 IF5 XeF4
Bentuk Molekul dengan Dua Kelompok Elektron Ketika ada 2 kelompok elektron berikatan dengan inti atom akan membentuk hubungan linear antar elektron dengan sudut 1800 dengan rumus AX2.Hanya kelompok elektron di sekitar atom yang mempengaruhi bentuk molekul . Kita gunakan contoh CO2
3.
Bentuk Molekul dengan Tiga Kelompok Elektron Ketika ada 3 kelompok elektron berikatan dengan inti atom akan membentuk hubungan trigonal planar antar elektron dengan sudut 1200 dengan rumus AX3. Kita gunakan contoh BF3
4.
Bentuk Molekul dengan Empat Kelompok Elektron Untuk bentuk ini kita tidak bisa menggambarkan dalam bentuk 2 dimensi, kita harus menggambarkan dalam bentuk 3 dimensi untuk lebih jelasnya. Struktur Lewis tidak bisa digunakan dalam menggambar bentuk ini. Bentuk ini mempunyai sisi 109,50 dalam 3 dimensi, sedangkan 2 dimensi untuk menggambar rumus mempunyai sisi 900. Kita gunakan contoh CH4 ( Metana).
5.
Bentuk Molekul dengan Lima Kelompok Elektron Bentuk molekul dengan lima atau enam kelompok elektron berasal dari periode ketiga. Bentuk yang kelima dibagi dua kelompok yaitu aksial dan ekuatorial. Ekuatorial adalah yaitu bidang trigonal termasuk inti atom, sedangkan aksial adalah diatas maupun dibawah bidang itu. Ekuatorial mempunyai sisi 1200, sedangkan aksial 900. Berdasarkan hal itulah Ekuatorial memiliki penolakan yang lebih lemah dibandingkan aksial. Bentuk ini mempunyai rumus AX5 disebut Bipiramida Trigonal Trigonal. Kita gunakan contoh PCl5
6.
Bentuk Molekul dengan Enam Kelompok Elektron Bentuk ini mempunyai sisi enam dengan sudut 900 dengan rumus AX6 disebut Octahedral. Kita gunakan contoh SF6
7.
Penggunaan Teori VSEPR untuk Menentukan Bentuk Molekul 1. Tulis Stuktur Lewis dari sebuah rumus molekular untuk menentukan tempat relatif dan nomor elektron. 2. Menentukan perubahan kelompok elektron dari menghitung semua elektron yang menglilingi inti atom, termasuk yang berikatan atau tidak 3. Memprediksikan sudut ikatan ideal dari sebuah kelompok elektron dan arah simpangan yang menyebabkan pasangan ikatan bebas maupun ikatan rangkap 4. Gambar dan beri nama bentuk molekular dari perhitungan kelompok ikatan dan yang tidak berikatan secara terpisah.
8.
Bentuk Molekul dengan Lebih Dari Satu Atom Sentral Untuk memprediksikan bentuk molekul ini hanya perlu memperhatikan posisi dua atom pusat yang memungkinkan membuat ikatan lebih banyak. Kita gunakan contoh (CH3)2C=O (aseton). Aseton memiliki dua bentuk yaitu Tetrahedron dan Trigonal planar
Caranya sebenarnya sama dengan menentukan ikatan tunggal, tetapi jika atom pusat masih belum memiliki 8 elektron valensi, ubah pasangan elektron sunyi pada atom sekitar menjadi satu ikatan lagi.
