Bentuk Molekul Pada molekul, setiap atom, bonding pair, dan lone pair memiliki posisi masing – masing yang ditentukan oleh gaya tarik menarik dan tolak menolak. Langkah pertama dalam memvisualisasikan bentuk molekul adalah mengkonvert formula molekul ke struktut Lewisnya. Struktur Lewis adalah struktur dua dimensi yang terdiri dari symbol titik yang menunjukkan bonding pairs yang membuat atom terikat, dan lone pairs yang mengisi kulit luar tiap atom. Membuat struktur lewis menggunakan aturan octet, yaitu setiap atom mengisi kulit terluarnya dengan 8 elektron dan 2 untuk hydrogen. 1. Cara membuat struktur lewis
Sebagai contoh, NF3. Langkah pertama, letakkan atom yang golongannya lebih rendah ditengah karena membutuhkan elektron lebih untuk membentuk octet. Apabila atom – atomnya memiliki golongan yang sama, maka letakkan atom dengan periode yang lebih tinggi di tengah.
Langkah kedua, tentukan jumlah total elektron valensi. (1 x N(5e-)) + (3 x F(7e-)) = 5e- +21e- = 26eLangkah ketiga, gambar ikatan tunggal dari tiap atom yang mengelilingi atom pusat
Kurangi 2e- untuk setiap ikatan tunggal dari jumlah total elektron valensi 3N – ikatan F x 2e- = 6e- jadi 26e- - 6e- = 20eLangkah keempat, letakkan elektron – elektron yang tersisa secara berpasangan, sehingga setiap atom memiliki 8 elektron (dua untuk H)
Jika setelah langkah keempat atom pusat masih belum membentuk oktet, buat ikatan ganda dengan mengubah lone pair dari salah satu atom disekelilingnya menjadi bonding pair dengan atom pusat. Contoh : C2H4 →
Struktur Resonansi Struktur resonansi memiliki penempatan atom relatif yang sama tetapi lokasi ikatan dan elektron lone pairsnya berbeda. Bukan berarti molekulnya berbeda. Contoh :
Struktur resonansi bukanlah penggambaran ikatan sesungguhnya. Molekul sesungguhnya adalah resonansi hibrida. Delokalisasi pasangan elektron menyebabkan butuh lebih dari satu struktur Lewis pada penggambaran molekul O3. Pada ikatan tunggal atau ganda, kerapatan elekronnya lebih besar di area di antara pusat, setiap pasangan elektron terlokalisasi. Pada resonansi hibrida, dua dari pasangan elektron terdelokalisasi, kerapatannya tersebar di seluruh molekul. Hal ini menyebabkan dua ikatan identik, yang masing – masing terdiri dari ikatan tunggal dan ikatan parsial.
Muatan Resmi Salah satu cara untuk memilih struktur resonansi yang lebih penting adalah dengan menentukan muatan resmi tiap atom. Muatan itu akan ada jika ikatan elektronnya terbagi rata.
• • •
3 kriteria untuk memilih struktur resonansi yang lebih penting : Muatan resmi (positif maupun negatif) yang lebih kecil. Bukan muatan resmi pada atom yang berdekatan Muatan formal yang lebih negatif harus berada pada atom yang lebih elektronegatif. Muatan resmi berbeda dengan bilangan oksidasi.
Struktur Lewis untuk Pengecualian Aturan Oktet 1. Molekul yang kekurangan elektron. Molekul gas yang mengandung Berilium atau Boron sebagai atom pusat sering mengalami kekurangan elektron.
Lone pairs disekitar atom – atom halogen tidak membentuk ikatan ganda dengan atom pusat, karena halogen jauh lebih elektronegatif dari berilium dan boron. Atom yang kekurangan elektron mencapai octet dengan membentuk ikatan tambahan dalam reaksi.
2. Radikal bebas Adalah molekul yang memiliki atom pusat dengan jumlah electron valensi yang tidak biasa. Radikal bebas mengandung electron tidak berikatan sehingga bersifat paramagnetik dan sangat reaktif. Contoh : NO2
Struktur dengan lone elektron pada N di kiri lebih penting karena radikal bebas bereaksi untuk memasangkan lone elektronnya. Ketika dua molekul NO2 bertabrakan, lone elektronnya berpasangan membentuk ikatan N – N pada dinitrogen tetraoksida (N2O4) dan tiap N membentuk oktet.
3. Shells valensi terekspansi Sebuah atom mengekspansi shell valensinya untuk menambah ikatan, sebuah proses yang melepas energi. Atom pusat bisa mengakomodasi pasangan tambahan dengan menggunakan orbital d yang kosong sebagai tambahan untuk mengisi orbital s dan p. Karena itu shells valensi terekspansi hanya terjadi pada atom pusat non logam dari periode 3 atau lebih tinggi, contoh : SF6
2. Teori Valence-Shell Electon-Pair (VSEPR) dan Bentuk Molekular Untuk membuat bentuk molecular dari struktur Lewis dapat menggunakan teori VSEPR. Prinsip dasarnya adalah, setiap kelompok electron valensi terletak sejauh mungkin satu sama lain untuk meminimalisasi penolakan. Pengaturan Kelompok Elektron dan Bentuk Molekular Sebagai analogi dari pengaturan kelompok elektron, dua sampai enam balon yang tertempel membentuk lima orientasi geometri sehingga setiap balon menempati tempat sebanyak mungkin.
Pengaturan kelompok electron ditentukan oleh kelompok elektron valensi, baik berikatan maupun tidak berikatan, disekitar atom pusat. Bentuk molecular ditentukan oleh posisi relative dari inti atom. Pengaturan kelompok elektron yang sama dapat menimbulkan bentuk molecular yang berbeda – beda.
Sudut ikatan adalah sudut yang terbentuk oleh atom pusat di puncak dengan dua atom di sekelilingnya. Gambar diatas adalah sudut ikatan ideal yang diprediksi dengan geometri sederhana saja. Bentuk Molekular dengan Dua Kelompok Elektron (Pengaturan Linear) Pengaturan linear kelompok elektron menghasilkan molekul dengan bentuk linear dengan sudut 180°.
Bentuk Molekular dengan Tiga Kelompok Elektron (Pengaturan Trigonal Planar) Tiga kelompok elektron disekitar atom pusat saling tolak menolak menuju sudut membentuk segitiga sama sisi. Pengaturan ini memiliki dua kemungkinan bentuk molekul.Dengan dikelilingi tiga atom dan dengan dua atom dan satu lone pair.
Efek dari Ikatan Ganda Sudut ikatan yang sesungguhnya berdeviasi dari sudut ideal karena ikatan ganda. Kerapatan elektronnya yang lebih besar, menyebabkannya menolak dua ikatan tunggal lebih kuat kemudian mereka semua menolak satu sama lain.
Efek dari Lone Pair Lone pair hanya dipegang oleh satu nukleus sehingga kurang terbatas dan memberikan tolakan lebih kuat dari tolakan antar bonding pair. Jadi, jika ada lone pair, bentuk molekularnya bengkok atau beberbentuk v, bukan trigonal planar.
Bentuk Molekular dengan Empat Kelompok Elektron (Pengaturan Tetrahedral) Semua molekul atau ion dengan empat kelompok elektron disekitar atom pusat menganut pengaturan tetrahedral, bentuk molekulnya tertekuk atau berbentuk v dengan sudut ideal 109.5°. Dari gambar disamping dapat diketahui bahwa penolakan pasangan elektron : Lone pair – Lone pair > Lone pair – Bonding Pair > Bonding Pair – Bonding Pair
Bentuk Molekular dengan Lima Kelompok Elekton (Pengaturan Trigonal Bipyramidal) Semua molekul dengan lima atau enam kelompok elektron memiliki atom pusat dari periode tiga atau lebih tinggi, karena hanya atom pada periode tersebut yang memiliki orbital d, untuk mengekspansi shell valensinya supaya melebihi delapan elektron. Terdapat dua tipe posisi untuk kelompok elektron yang mengelilingi dan dua sudut ikatan ideal. Tiga kelompok equatorial terletak dalam sebuah trigonal plane termasuk atom pusat dan dua kelompok axial terletak diatas dan dibawah plane tersebut. Secara umum, semakin besar sudut ikatan, semakin lemah penolakannya, sehingga penolakan kelompok equatorial (120°) lebih lemah daripada penolakan axial-equatorial (90°).
Bentuk Molekular dengan Enam Kelompok Elektron (Pengaturan Octahedral) Octahedron adalah polyhedron dengan delapan permukaan yang terbentuk oleh segitiga equilateral identik dan enam vertice identik. Pada molekul dengan pengaturan seperti ini, enam kelompok elektron mengitari atom pusat dan tiap ujung hingga salah satu dari enam vertice sehingga semua kelompok memiliki sudut ideal sebesar 90°. Terdapat tiga bentuk molecular penting dalam pengaturan ini.
Octahedral (AX6)
Square Pyramidal (AX5E) Lima atom terikat dan satu Lone pair
Square Planar (AX4E2) Terdapat dua lone pair yang selalu berlawanan arah untuk menghindari penolakan lone pair-lone pair 90° yang lebih kuat.
Menggunakan Teori VESPR untuk Menentukan Bentuk Molekular
Langkah pertama, menulis struktur Lewis dari formula molecular untuk melihat peletakan relatif dari atom – atom dan jumlah kelompok elektron. Langkah kedua, menetapkan pengaturan kelompok elektron dengan menghitung semua kelompok elektron disekitae atom pusat, berikatan diitambah tidak berikatan. Langkah ketiga, Memprediksi sudut ikatan ideal dari pengaturan kelompok elektron dan arah dari deviasi manapun yang disebabkan oleh lone pair atau ikatan ganda. Langkah keempat, gambar dan namai bentuk molecular dengan menghintung kelompok berikatan dan kelompok tidak berikatan secara terpisah. Bentuk Molekular dengan Lebih Dari Satu Atom Pusat Adalah kombinasi dari bentuk molekular di sekitar satu atom pusat pada satu waktu.
Kusuma Betha C.I. NIM : 21030112130086
